病毒衣壳形成的随机动力学：直接自组装与分级自组装

为了在细胞宿主内复制，许多病毒已发展出足够稳健的衣壳自组装策略，以至于可以在体外重构。病毒自组装的数学模型通常假设导致簇形成的键在整个组装过程中具有恒定的反应活性（直接组装）。然而，在某些情况下，据报道衣壳粒之间的结合位点在自组装过程中会被激活（分级组装）。为了研究此类分级方案对二十面体病毒衣壳组装的潜在优势，我们使用了斑点半粒子模型的布朗动力学模拟，该模型允许我们在组装过程中开启和关闭结合位点。对于 T1 病毒，我们实施了一种分级组装方案，其中衣壳粒间的键仅在完整的五聚体组装完成后才变得活跃。我们发现，对于允许反复结构重排的可逆键，直接组装更为有利；而对于具有小解离速率的强键，分级组装更为有利，因为这种情况不易陷入动力学陷阱。然而，与此同时，它在最后阶段更容易受到单体匮乏的影响。增加初始单体数量对这些总体特征的影响甚微。正如本文针对 T3 病毒所示，对于更复杂的病毒几何结构，两种组装方案之间的差异变得更加显著；在分级方案中，T3 病毒通过均质五聚体和异质六聚体进行组装。为了补充这种更复杂情况的模拟结果，我们引入了一种主方程方法，其与模拟结果吻合良好。