Tutkijat ovat pitkään yrittäneet ymmärtää, kuinka HIV-kapsiidi rakennetaan, ja he ovat käyttäneet tätä varten erilaisia laboratoriotekniikoita, kuten elektronista kryomikroskopiaa, kryo-MS-tomografiaa, ydinmagneettisen resonanssin spektroskopiaa ja röntgenkristallografiaa. kapsiidin yksittäiset osat yksityiskohtien paljastamiseksi ja täydellisen ymmärryksen saamiseksi.
Kuitenkin, kunnes petascale-supertietokoneet saapuvat, kukaan ei pystynyt keräämään koko HIV-kapsiidia, yli 1300 identtistä proteiinia, jotka muodostavat kartion muotoisen rakenteen, yksityiskohtaiset atomitasolla. Simulaatiot, jotka lisäävät palapelin puuttuvat osat, tehtiin testien aikana 'Blue Waters': lle, uudelle supertietokoneelle Illinoisin yliopiston kansallisesta supertietokonesovelluskeskuksesta, Urbana-Champaignissa, Yhdysvalloissa.
"Tämä on suuri rakenne, yksi suurimmista rakennuksista, jotka koskaan on ratkaistu", sanoi Illinoisin yliopiston fysiikan professori Klaus Schulten, joka yhdessä tutkijatohtorin Juan R. Perillan kanssa suoritti tietojen molekyylisimulaatiot. integroitu laboratoriokokeisiin, jotka ovat tehneet Pittsburghin yliopiston ja Vanderbiltin yliopiston kollegat, molemmat Yhdysvalloissa. "Oli erittäin selvää, että tarvitaan paljon simulaatiota, suurin simulaatio, joka on koskaan julkaistu. 64 miljoonan atomin osallistuminen", hän sanoi.
Aikaisemmat tutkimukset olivat osoittaneet, että HIV-kapsiidi sisältää sarjan identtisiä proteiineja. Tutkijat tiesivät, että proteiinit on järjestetty viisikulmioihin ja kuusikulmioihin, ja olettivat, että viisikulmio muodostaa kapsidin voimakkaimmin pyöristetyt kulmat muodostavan Visaon elektronimikroskoopilla, mutta he eivät tienneet, kuinka monta näistä proteiinien rakennuspalikoista oli välttämätöntä tai kuinka viisikulmioita ja Kuusikulmiot muodostuvat kapsiidiksi.
Rakennebiologian professori Peijun Zhangin ohjaamassa Pittsburghin joukkue paljasti kapsiidin peruskomponentit korkealla suolapitoisuudella, mikä johti proteiinien liittymiseen kuusikulmioista tehtyihin putkiin. Muut kokeet paljastivat proteiinien tiettyjen alueiden väliset vuorovaikutukset, jotka ovat "kapsiidien muodostumisen sekä viruksen stabiilisuuden ja infektiivisyyden perusta", tutkijoiden raportti.
Ryhmä suoritti myös koko kapsiidin kryoelektronisen tomografian, leikattu osiin saadakseen likimääräisen kuvan sen yleisestä muodosta. Perilla ja Schulten käyttivät näiden kokeiden tietoja ja omia simulaatioitaan heksameerien ja pentameerien välisistä vuorovaikutuksista suorittaakseen suuren mittakaavan atk-simulaatioita, jotka edustivat kapsiidin rakennusosien rakenteellisia ominaisuuksia.
"64 miljoonasta atomista koostuvan yleisen kapsiidin sovittaminen erilaisiin kokeellisiin tietoihin voidaan tehdä vain tietokonesimulaatiolla käyttämällä kehittämäämme menetelmää, jota kutsutaan molekyylidynamiikan joustavaksi säätämiseksi", Schulten selitti. Periaatteessa se on simuloida suurten biologisten molekyylien fysikaalisia ominaisuuksia ja käyttäytymistä sen lisäksi, että tiedot sisällytetään simulaatioon niin, että malli todella liikkuu kohti tietojen yhdenmukaisuutta. "
Simulaatiot paljastivat, että HIV-kapsiidi sisälsi 216 kuusikulmaproteiinia ja 12 viisikulmaista proteiinia, jotka oli järjestetty kokeellisten tietojen perusteella. Proteiinit, jotka muodostavat nämä viisikulmio ja kuusikulmio, olivat kaikki identtisiä, mutta silti niiden väliset liitoskulmat vaihtelivat kapsidin alueelta toiselle. "Se on todella mysteeri", Schulten sanoi. "Kuinka yksittäinen proteiinityyppi voi muodostaa jotain niin monimuotoista kuin tämä? Proteiinin on oltava luonnostaan joustava."
Viisikulmio "indusoi pinnan terävän kaarevuuden", tutkijat kertoivat salliessa kapsiinin olla suljettu rakenne, joka ei olisi ollut mahdollista, jos kapsiidi koostuisi vain kuusikulmioista. HIV-kapsiidin yksityiskohtaisen kemiallisen rakenteen hallussapito antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia edelleen sen vaikutusta, ja sillä on vaikutuksia farmakologisiin toimenpiteisiin tämän toiminnan häiriintymiseksi, Schulten sanoi.
"HIV-kapsiidilla on tosiasiassa kaksi täysin vastapäätä olevaa kotia", tutkija sanoi. "Geneettistä materiaalia on suojattava, mutta kun se on päässyt soluun, sen on vapautettava geenimateriaali erittäin hyvissä ajoin: ei liian nopeasti se on hyvä, liian hidas ei ole hyvä. " Hän selitti tältä osin, että kapsiidin avaamisen ajoitus on välttämätöntä viruksen virulenssiasteen kannalta, joten se on tällä hetkellä ehkä paras tapa puuttua HIV-tartuntaan.
Lähde: www.DiarioSalud.net
