Teadlased on juba ammu proovinud mõista, kuidas HIV kapsiidi konstrueeritakse, ja selleks on nad kasutanud mitmesuguseid laboratoorseid tehnikaid, nagu elektrooniline kromikroskoopia, krüo-MS tomograafia, tuumamagnetresonantsspektroskoopia ja röntgenkristallograafia. kapsiidi üksikud osad, et paljastada üksikasju ja saada täielik mõte.
Kuni petascale superarvutite saabumiseni ei suutnud keegi aga koguda kogu HIV-kapsiidi, mis koosneb enam kui 1300 identsest valgust, mis moodustavad koonusekujulise struktuuri, detailselt aatomi tasandil. Simulatsioonid, mis lisavad mõistatuses puuduvad tükid, viidi läbi Ameerika Ühendriikides Urbana-Champaignis Illinoisi ülikooli riikliku superarvutirakenduste keskuse uue superarvuti 'Blue Waters' katsete ajal.
"See on suur struktuur, üks suuremaid struktuure, mis kunagi lahendatud on, " ütles Illinoisi ülikooli füüsikaprofessor Klaus Schulten, kes koos järeldoktori teadlase Juan R. Perillaga viis läbi andmete molekulaarseid simulatsioone. integreeritud laborikatsetest, mille viisid läbi Pittsburghi ülikooli ja Vanderbilti ülikooli kolleegid (mõlemad USA-s). "Oli väga selge, et vaja on palju simulatsiooni, see on suurim simulatsioon, mis eales avaldatud. 64 miljoni aatomi osalus, " ütles ta.
Varasemad uuringud näitasid, et HIV-kapsiid sisaldab rea identseid valke. Teadlased teadsid, et valgud on paigutatud viisnurkadesse ja kuusnurkadesse, ning eeldasid, et viisnurgad moodustavad kapsiidi kõige tugevamalt ümardatud nurgad elektronmikroskoobi abil viisa, kuid ei teadnud, kui palju neist valgu ehitusplokkidest vajalik oli või kuidas viisnurgad ja Kuusnurgad liituvad kapsiidiks.
Struktuuribioloogia professori Peijun Zhangi juhitud Pittsburghi meeskond paljastas kapsiidi põhikomponendid kõrge soolsusega tingimustes, viies valgud liituma kuusnurkadest valmistatud torudesse. Teised katsed paljastasid interaktsioonid valkude konkreetsete piirkondade vahel, mis on "kapsiidide koostise ning viiruse stabiilsuse ja nakkavuse põhialused", kirjutavad teadlased.
Meeskond viis läbi ka täieliku kapsiidi krüoelektronilise tomograafia, lõigatud lõikudeks, et saada ligikaudne ettekujutus selle üldkujust. Perilla ja Schulten kasutasid nende katsete andmeid ja omaenda simulatsioone heksameeride ja pentameeride vahelise interaktsiooni simulatsioonide kohta, et viia läbi suuremahulised arvutisimulatsioonid, mis kujutasid kapsiidi ehitusplokkide struktuuriomadusi.
"64 miljonist aatomist koosneva üldkapsiini sobitamise erinevate eksperimentaalsete andmetega saab teha ainult arvutisimulatsiooni abil, kasutades meie väljatöötatud metoodikat, mida nimetatakse molekulaarse dünaamika paindlikuks kohandamiseks, " selgitas Schulten. Põhimõtteliselt on vaja simuleerida suurte bioloogiliste molekulide füüsikalisi omadusi ja käitumist, lisaks andmete integreerimisele simulatsiooni, nii et mudel liigub tegelikult andmete vastavuse suunas. "
Simulatsioonidest selgus, et HIV-kapsiid sisaldas 216 kuusnurkset valku ja 12 viisnurkset valku, mis olid paigutatud vastavalt katseandmetele. Nendest viisnurkadest ja kuusnurkadest koosnevad valgud olid kõik identsed, kuid sellegipoolest varieerusid nendevahelised liitumisnurgad kapsiidi ühest piirkonnast teise. "See on tõesti mõistatus, " sõnas Schulten. "Kuidas saab ühe tüüpi valk moodustada midagi nii mitmekesist? Valk peab olema oma olemuselt paindlik."
Viisnurgad "kutsuvad esile pinna järsu kumeruse", teatasid teadlased, lubades kapsiidil olla suletud struktuur, mis poleks olnud võimalik, kui kapsiid koosneks ainult kuusnurkadest. HIV-kapsiidi üksikasjaliku keemilise struktuuri omamine võimaldab teadlastel täiendavalt uurida, kuidas see toimib, mõjutades farmakoloogilisi sekkumisi selle funktsiooni häirimiseks, ütles Schulten.
"HIV-kapsiidil on tegelikult kaks täiesti vastandlikku maja, " ütles teadlane. "Geneetilist materjali tuleb kaitsta, kuid kui see on rakku jõudnud, peab ta geneetilise materjali vabastama väga sobival ajal: mitte liiga kiiresti. see on hea, liiga aeglane pole hea. " Sellega seoses selgitas ta, et kapsiidi avanemise ajastus on viiruse virulentsuse astme jaoks oluline, seega on see praegu ehk parim viis HIV-nakkuse sekkumiseks.
Allikas: www.DiarioSalud.net
