病毒样颗粒（virus-likeparticles，VLPs）在形态上与真正病毒粒子相同或相似，但是因为其不具有病毒核酸（DNA和RNA），因此只是一个含有某种病毒蛋白的空心颗粒。由于病毒样颗粒没有感染性，作为免疫原，可通过和病毒感染一样的途径呈递给免疫细胞，有效地诱导机体的免疫系统产生免疫保护反应。而且，其结构和抗原表位与天然病毒十分相似，具有很强的的免疫原性及很好的安全性，这为病毒的基础研究（基因治疗、药物治疗等）及疫苗的开发提供了便利条件。病毒的衣壳蛋白具有天然的自我装配能力，能在真核表达系统中有效地实现自我组装，病毒样颗粒的这种自组装性质也使得其成为了高度自组装体的主要材料。
近日，印度大学的TrevorDouglas教授通过对P22病毒样颗粒的研究开发出了一种多层自组装体。这种组装体由负载多个蛛丝蛋白的P22病毒样颗粒组成，并对pH值和离子强度具有刺激响应性（图1)。该成果以“StimuliResponsiveHierarchicalAssemblyofP22Virus-likeParticles”为题发表于《ChemistryofMaterials》（DOI:10./acs.chemmater.7b）。
图1.负载蛛丝蛋白的P22病毒样颗粒组装示意图
（图片来源：Chem.Mater.,ASAP,10./acs.chemmater.7b）
为了使P22病毒样颗粒组装体对溶液的pH值具有响应性，作者设计合成了一种融合蛋白（Dec-SpiderSilkProtein，Dec-Ss，图1a），这种蛋白由三部分构成：绿色的三聚体可以和病毒样颗粒表面进行结合，并且与不同部位的结合强度不同；米黄色部分为具有刺激响应性的蛛丝蛋白，这种蛛丝蛋白在pH值小于6.5的环境中会形成二聚物；中间蓝色部分为柔性的连接链。通过这种设计，负载了Dec-Ss的P22病毒样颗粒会在较低pH值的情况下以组装体的形式存在（图2b），而在逐渐升高pH值后，Dec-Ss间的二聚物不断解离，最终P22病毒样颗粒会以单体的形式存在（图2b）。同时作者发现溶液中低浓度的Dec-Ss会抑制病毒样颗粒的组装，而高浓度的Dec-Ss则会增大组装体的尺寸。作者推测这是因为低浓度下，溶液中自由的Dec-Ss会与病毒样颗粒表面的Dec-Ss竞争形成二聚物；而高浓度下，病毒样颗粒表面未形成二聚物的Dec-Ss会在自由的Dec-Ss帮助下参与形成组装体，从而增大组装体的尺寸（图2c）。
图2.P22病毒样颗粒组装体对溶液pH值的响应性
（图片来源：Chem.Mater.,ASAP,10./acs.chemmater.7b）
因为P22病毒样颗粒具有较强的电负性，它会通过电荷相互作用与溶液中带正电的化合物自发形成组装体。因此除了对pH值的响应外，作者还通过一种带有36个正电荷的绿色荧光蛋白（GFP(+36)）研究了P22病毒样颗粒组装体对离子强度的响应性，发现在有GFP(+36)存在的溶液中，mM的NaCl浓度是病毒样颗粒组装体的临界值。低于这个浓度时病毒样颗粒是以组装体的形式存在的，而高于这个浓度时则是以单体的形式存在的。同时作者还发现这种病毒样颗粒的组装行为可以同时通过pH值及离子强度进行调控（图3）。
图3.通过离子强度及pH值调控P22病毒样颗粒的组装行为
（图片来源：Chem.Mater.,ASAP,10./acs.chemmater.7b）
全文作者：WilliamM.AumillerJr.,MasakiUchida,DanielW.Biner,HeiniM.Miettinen,ByeongduLee,andTrevorDouglas
通讯作者：
TrevorDouglas
