作为蒙大拿州立大学研究生的七年，Rebecca Hochstein徒步前往黄石国家公园的偏远地区。她小心翼翼地避开那些在路上看到的小径的熊，她从海登谷南边的一个176度的温泉中采集样本。然后她回到密歇根州立大学，在那里她处理了样本，分析了她的发现并最终将她的博士研究集中在一个柠檬形病毒上，她继续透露这些病毒的秘密。

Rebecca Hochstein于2015年获得MSU微生物学和免疫学系博士学位，是一项研究的主要作者，该研究解释了柠檬形病毒如何自我组装以及病毒如何将DNA携带进入宿主细胞。由Tina Loesekann提供的照片。

她最近的一篇论文 - 这篇论文发表在国家科学院官方期刊PNAS上- 解释了一种全新的方式，即病毒在构建粒子中运作，以及病毒如何改变形状以与宿主细胞相互作用。由于在医学和生物技术方面的潜在应用，本文特别关注Acidianus尾轴纺织病毒，或简称Acidianus病毒。该论文解释了大自然如何组装病毒以及病毒如何排出DNA。

“实际上只有三种常见的病毒形状(球形，圆柱形和柠檬形)，”共同作者马丁劳伦斯说，他是密歇根州立大学化学与生物化学系教授。“我们已经了解了多年来构建圆柱形和球形病毒的原理，但这是我们第一次真正了解第三类病毒是如何组合在一起的。

“我们现在了解这第三种病毒壳是如何组装的，以及它用来携带然后最终弹出它携带的DNA的动态过程，”劳伦斯说。“这种理解可能会适用于技术用途。

“如果我们可以用不同的货物装载这些病毒壳，比如一种药物，并将其靶向身体的某个特定位置，例如肿瘤，那么它可以将药物输送到该特定位置，使药物更有效，或减少副作用，“劳伦斯说。

Hochstein的合作者表示，她的研究非常重要，因为它有助于基本理解，并具有广泛应用的潜力。它还展示了当科学家们可以使用世界上最先进的显微镜之一时会发生什么。这种显微镜引发了低温电子显微镜的革命，该技术的开发者为此获得了2017年诺贝尔化学奖。

来自密歇根州立大学，加州大学洛杉矶分校和德国马克斯普朗克生物化学研究所的Hochstein及其合作者通过结合使用低温电子显微镜和X射线晶体学，更多地了解了Acidianus病毒的结构。

X射线晶体学在结晶蛋白质上发射X射线以确定生物分子结构。冷冻电子显微镜可以在溶液中冷冻的蛋白质上发射电子，提供如此高分辨率的图像，科学家可以将模型创建到原子水平。劳伦斯说，Hochstein项目中的低温电子显微镜是五年前世界上最复杂的一种。价值约700万美元的工具位于马克斯普朗克研究所，劳伦斯从2013年至2014年休假。

共同作者，农业大学植物科学与植物病理学系教授Mark Young表示，对纳米技术感兴趣的病毒学家和科学家们很高兴能够了解大自然进化病毒以建立病毒粒子的新方法。

Young补充说，他是基于发现的基础科学的重要支持者，并说Hochstein的研究就是一个很好的例子。他说，她的发现有朝一日会有重要的应用。

“从黄石中的沸腾酸温泉中分离出来的这种病毒的详细了解提供了一种新的基于病毒的纳米容器，它可以在高温和酸性条件下运行，这是生物技术公司感兴趣的，”Young说。“这是因为它扩展了基于病毒的纳米笼子可以运行的条件。这些类型的纳米笼子已经被证明在动物胃肠道中是稳定的，开启了它们作为智能药物输送系统发展的可能性“。

劳伦斯说，除其他外，研究小组能够发现Acidianus病毒是如何从柠檬形病毒转变为长而细的圆柱体的“显着转变”。解释如何，他将其结构与通过绳索连接的砖进行比较。

劳伦斯说：“这些砖实际上是以长螺旋形连接在一起，几乎就像一根螺旋形的绳索，然后四到六根螺旋绳相互缠绕在一起形成柠檬形容器。”

劳伦斯说，为了将柠檬形病毒变成圆柱体，绳索必须相互滑动。

“我们认为这种过渡用于将DNA从病毒喷射到病毒感染的细胞中，”劳伦斯说。“这回答了DNA如何离开病毒的问题。通过类比，如何从柠檬中取出汁液?你挤压它。在这种情况下，壳中的绳索挤压内部的DNA，迫使它出来。”

劳伦斯称赞Hochstein在黄石国家公园工作多年，并参与了研究的其他各个阶段。劳伦斯说，Acidianus不会在实验室中生长，所以黄石公园的Crater Hills的Alice Springs成为她的实验室。

Hochstein是PNAS论文的第一作者，她于2015年获得了MSU微生物学和免疫学系的博士学位。她现在是明尼苏达大学双子城大学的博士后研究员，负责调查海洋蠕虫Capitella teleta的微生物组。

Hochstein已将注意力转移到柠檬形病毒上，但她说她对她在PNAS的第一次出版感到兴奋。她之前关于Acidianus病毒的研究结果发表在2015年和2016年的病毒学杂志上。

Hochstein说：“看到所有这些在一个大日记中如此重要，这令人兴奋。”“我为这种病毒投入了大量的时间和精力。很高兴看到除了我之外的其他人都觉得这很有趣也很重要。”