Para saintis telah lama cuba memahami bagaimana kapsul HIV dibina dan untuk ini mereka telah menggunakan pelbagai teknik makmal, seperti cryomicroscopy elektronik, tomografi cryo-MS, spektroskopi resonans magnetik nuklear dan crystallography sinar-X, untuk melihat bahagian individu kapsid untuk mendedahkan butiran dan mendapatkan pengertian yang lengkap.
Walau bagaimanapun, sehingga kedatangan superkomputer petascale, tiada siapa yang boleh mengumpul seluruh kapsul HIV, satu set lebih daripada 1, 300 protein yang sama yang membentuk struktur berbentuk kerucut, terperinci di peringkat atom. Simulasi yang menambah kepingan yang hilang dalam teka-teki telah dijalankan semasa ujian 'Blue Waters', sebuah superkomputer baru dari National Center for Applications Supercomputing University of Illinois, di Urbana-Champaign, Amerika Syarikat.
"Ini adalah struktur besar, salah satu struktur terbesar yang pernah diselesaikan, " kata profesor University of Illinois Physics, Klaus Schulten, yang, dengan penyelidik pasca doktoral Juan R. Perilla, menjalankan simulasi molekul data. terintegrasi dari eksperimen laboratorium yang dilakukan oleh kolega di University of Pittsburgh dan University of Vanderbilt, baik di Amerika Serikat. "Sangat jelas bahawa banyak simulasi diperlukan, simulasi terbesar yang pernah diterbitkan. Penyertaan 64 juta atom, " katanya.
Penyelidikan sebelumnya menunjukkan bahawa kapsul HIV mengandungi serangkaian protein yang sama. Para saintis tahu bahawa protein disusun dalam pentagons dan heksagon dan diasumsikan bahawa pentagons membentuk sudut yang paling kuat dari vison bentuk kapsid dengan mikroskop elektron, tetapi tidak tahu berapa banyak blok bangunan protein yang diperlukan atau bagaimana pentagons dan Heksagon bergabung untuk membentuk kapsid.
Diarahkan oleh Professor Struktural Biologi Peijun Zhang, pasukan Pittsburgh mendedahkan komponen asas kapsid kepada keadaan kemasinan yang tinggi, yang mengetuai protein untuk bergabung dalam tiub yang diperbuat daripada heksagon. Eksperimen lain mendedahkan interaksi antara kawasan tertentu protein yang "asas kepada pemasangan kapsid dan kestabilan dan infektiviti virus, " laporan penyelidik.
Pasukan ini juga melakukan tomografi cryoelectronic dari kapsul lengkap, memotong bahagian untuk memperoleh idea anggaran bentuk umum. Perilla dan Schulten menggunakan data dari eksperimen ini dan simulasi mereka sendiri tentang interaksi antara hexamers dan pentamers untuk menjalankan satu siri simulasi komputer berskala besar yang mewakili ciri-ciri struktur blok bangunan kapsid.
"Kerja berpadanan dengan kapsid umum, diperbuat daripada 64 juta atom, dengan pelbagai data percubaan hanya boleh dilakukan melalui simulasi komputer menggunakan metodologi yang telah kita usahakan dipanggil pelarasan fleksibel dinamik molekul, " jelas Schulten. Ia pada dasarnya mensimulasikan ciri-ciri dan kelakuan fizikal molekul biologi yang besar, di samping memasukkan data ke dalam simulasi supaya model itu sebenarnya bergerak ke arah kesesuaian dengan data. "
Simulasi menunjukkan bahawa kapsul HIV mengandungi 216 protein heksagon dan 12 protein pentagon disusun sebagai data eksperimen. Protein yang membentuk pentagon dan heksagon ini sama sekali tetapi, namun sudut persatuan di antara mereka berbeza dari satu kawasan kapsid kepada yang lain. "Itu benar-benar misteri, " kata Schulten. "Bagaimanakah satu jenis protein membentuk sesuatu yang berbeza-beza seperti ini? Protein itu mesti fleksibel."
Para pentagon "menginduksi kelengkungan permukaan yang tajam, " para penyelidik melaporkan, membenarkan kapsid menjadi struktur tertutup yang mungkin tidak mungkin jika kapsid itu hanya terdiri daripada heksagon. Mendapatkan struktur kimia yang terperinci dari kapsul HIV akan membolehkan para penyelidik mempelajari lebih lanjut bagaimana ia berfungsi, dengan implikasi untuk campur tangan farmakologi untuk mengganggu fungsi itu, kata Schulten.
"Kapsid HIV sebenarnya mempunyai dua rumah yang bertentangan, " kata penyelidik itu. "Bahan genetik perlu dilindungi tetapi apabila ia masuk ke dalam sel, ia harus melepaskan bahan genetik pada masa yang sangat baik: tidak terlalu cepat ia baik, terlalu lambat tidak baik. " Dalam hal ini, beliau menjelaskan bahawa masa pembukaan kapsid adalah penting untuk tahap virulensi virus, jadi pada masa itu mungkin cara terbaik untuk mengganggu jangkitan HIV.
Sumber: www.DiarioSalud.net
