Na łamach „Nature Communications” zespół z University of Illinois w Urbana-Champaign (USA) opisał wyniki symulacji, obejmującej 64 miliony atomów, która pokazała, jak kapsyd HIV, czyli białkowy płaszcz wirusa, zachowuje się w komórce i umożliwia dokończenie infekcji. Bezcenne informacje ujawniają słabości wirusa.
Fot. pixabay.com
"Poznajemy szczegóły na temat kapsydu HIV, nie tylko jego struktury, ale także tego, jak zmienia swoje środowisko i na nie reaguje” - opowiada główny autor badania prof. Juan R. Perilla.
Jednym za autorów symulacji jest prof. Klaus Schulten, pionier zastosowania komputerów do symulowania złożonych systemów biologicznych. Opracowaną przez siebie technikę nazwał on komputerową mikroskopią.
Jej wymagania są potężne. Superkomputer Tytan w Departamencie Energii potrzebował 2 lat, aby opracować dane do symulacji 1,2 mikrosekundy zachowania kapsydu HIV. Do analizy tych danych potrzebny był drugi superkomputer w National Center for Supercomputing Applications przy University of Illionis Urbana-Champaign.
Kapsyd ma skomplikowaną budowę - składa się z setek identycznych białek ułożonych w sieć sześcio- i pięciobocznych struktur, a każda z nich ma w środku mały otwór. Oprócz tego, że płaszcz ten osłania materiał genetyczny wirusa przed układem odpornościowym, pozwala mu także na przeniknięcie do jądra komórkowego, co jest niezbędne dla dokończenia zakażenia.
Symulacja ukazała kilka ważnych właściwości kapsydu HIV, które prawdopodobnie pomagają mu właśnie przedostać się do jądra komórki. Okazuje się na przykład, że jego różne części oscylują z różnymi częstotliwościami, które prawdopodobnie przekazują informację z jednej części do drugiej.
Projekt pokazał też, że w dodatnio naładowanym wnętrzu kapsydu gromadzą się ujemne jony, a na zewnątrz zbierają się jony dodatnie. Dodatnio naładowane wnętrze kapsydu może wspomagać napływ do niego negatywnie naładowanych składników DNA, których wirus potrzebuje, aby się rozmnożyć.
Naukowcy odkryli też m.in., że powstające na kapsydzie napięcia układają się we wzory obejmujące rejony, które według eksperymentów są najbardziej podatne na zniszczenie.
Takie informacje są bezcenne dla naukowców, którzy szukają nowych sposobów na walkę z wirusem. „Jeśli udałoby się zakłócić tę elektromagnetyczną równowagę, którą kapsyd stara się utrzymać, być może udałoby się permanentnie go zniszczyć” - mówi prof. Perilla.
