結構
病毒基本上是一種寄生生物，在構造上，由DNA和包裹基因物質的外殼所組成。當病毒進行感染的時候，病毒基因體會從病毒身上轉移到宿主身上，並且進行基因體複製：病毒會操作宿體細胞的裝置，製造出他所需要的東西（包括基因體），然後才能組裝成新的病毒。接著，新的病毒基因必須填入宿主細胞新製造出來的結構殼體(capsid)，這個新的病毒才算完成了他在宿主細胞的任務，可以出發前往下一個目的地，感染其他的細胞。問題是，以噬菌體phi-29為例，在進行組裝時，長度為6.6μm的DNA如何塞進42*54 nm2大小的結構殼體？DNA的長度比結構殼體，長了將近130倍！要將DNA包裹入殼，必須啟動生物馬達(packaging motor)，克服DNA熵、靜電和彎曲的能量，將DNA一段段地收納成近乎晶體的密度。概述
然而這具生物馬達是用什麼方法達成任務的？去年12月，科學家Alan Simpson在從事病毒（噬菌體phi-29）感染細菌的研究時，發現了DNA結構的包裹馬達。他們用微影像技術(micro-imaging techniques)──包括X光結晶學(X-ray crystallography)，和低溫電子顯微鏡學(cryo-electron microscopy)──來觀察噬菌體phi-29之中，DNA包裹馬達的結構。這個馬達有三部份：蛋白質外殼、甜甜圈狀的連結器，以及RNA酶。蛋白質外殼乃是一個瘦長的結構殼體，為馬達的前頭；中間的連結器是甜甜圈狀，可以放在結構殼體的入口，將DNA推入其內；而啟動包裹動力的，則是RNA酶，它能將化學能轉換成機械能，以驅動連結器將DNA「吞」進結構殼體之內。連結器是由12個錐狀蛋白質所構成的，可以把它看作是一個磙筒，DNA則從中心的洞孔穿過；在連結器周圍有五個一樣的酶，亦即ATP酶，位在結構殼體的通道外側。它們會分解細胞的化學能（即ATP），將之轉化成驅動馬達的能量。研究人員推測，這一連串由ATP所引發的化學反應，會使phi-29開始鏇轉並震盪，藉此將DNA一次拉進一個鹼基對。病毒的生物馬達在一個如滴劑一般大小的範圍內工作，在這範圍內就包含了50億個DNA分子，若是頭尾相接，長度可長達200哩。然而當生物馬達啟動之後，「整個收納DNA的工作，前後僅僅歷時3分鐘……每一個DNA分子都整齊劃一地塞入一個蛋白質殼體之中。」明尼蘇達大學教授Dwight Anderson如此說。
塞入DNA
但要將DNA塞入，需要多大的力？
研究人員Smith使用光學的鉗子，來測量噬菌體f29包裹DNA時所需要速度的力道。首先，他將DNA裸露出來的一端繫在聚苯乙烯的氣泡上，而聚苯乙烯則由光學鉗子抓住；另一方面，包裹住部分DNA的結構殼體則緊繫在另一個氣泡上，而氣泡則附著在吸量管上(pipette)。從RNA酶而產生的能量，促使一連串複雜的包裹程式發生，使兩端的氣泡靠得更近。研究人員進行兩種模式的實驗：在持續反餽力的模式下，移動氣泡的位置讓DNA內部的張力維持定值；或是在沒有反餽力的模式下，允許張力改變，但是讓氣泡保持一定的距離。藉由控制張力和距離的變因，得出收納DNA所需要的力。這是因為收縮DNA的力會隨著收縮的長度而改變，當愈來愈多DNA被纏裹進殼體之中，它包裹的速度就會逐漸減緩，殼體內部的壓力和DNA線體的張力也愈來愈大。如此，在無反餽的模式下，當DNA兩端的張力逐漸升高時，研究人員量測其漸漸減緩的包裹速度，就能估計被纏裹進殼體之後DNA所產生的力。
在大約50%的基因體被收入殼體之前，DNA的內部張力都很弱；這是因為DNA一開始纏裹得很鬆散，跟最後的高密度狀態不同。接著力量逐漸增大，一直到全部的DNA都收入殼體之後，其力道便高達5×10-11牛頓──這是最犟大的分子馬達之一，為了進行包裹而產生的力。這么大的壓力，在進行感染作用的期間，對於病毒是很有幫助的：它的壓力可以幫助病毒將他的DNA注入宿主細胞之內，如此，就不需要額外的生物馬達來完成這項工作了。
小小的病毒，塞入DNA的動作，真像魔術師一段一段地將手帕塞入手指圍出的小小洞孔！
