31 Mayıs 2013 Cuma. - ABD'li araştırmacılar, virüsün genetik materyalini koruyan ve virülansının anahtarı olan HIV kapsidinin tam kimyasal yapısını, savunmanın yeni yollarına yol açabilecek bir bulgu olarak belirlediler. 'Nature' dergisinin kapağına göre sık sık değişen bir virüs. Kapsid, yeni antiretroviral ilaçların gelişimi için çekici bir hedef haline gelmiştir.
Bilim adamları uzun zamandır HIV kapsidinin nasıl inşa edildiğini anlamaya çalıştılar ve bunun için elektronik kriyomikroskopi, kriyo-MS tomografi, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve X-ışını kristalografisi gibi çeşitli laboratuvar tekniklerini kullandılar. ayrıntıları ortaya çıkarmak ve tam bir anlam elde etmek için kapsidin tek tek parçaları.
Bununla birlikte, petascale süper bilgisayarlarının gelişine kadar hiç kimse, atomik düzeyde ayrıntılı olarak koni şeklinde bir yapı oluşturan 1300'den fazla özdeş protein seti olan tüm HIV kapsidini toplayamadı. Bulmacanın eksik parçalarını ekleyen simülasyonlar, Amerika Birleşik Devletleri'nin Urbana-Champaign eyaletindeki Illinois Üniversitesi'nin Süper Bilgisayar Uygulamaları Merkezi'nden yeni bir süper bilgisayar olan 'Blue Waters' testleri sırasında gerçekleştirildi.
Doktora sonrası araştırmacı Juan R. Perilla ile verilerin moleküler simülasyonlarını gerçekleştiren Illinois Üniversitesi Fizik profesörü Klaus Schulten, "Bu büyük bir yapı, şimdiye kadar çözülmüş en büyük yapılardan biri." Dedi. her ikisi de ABD'deki Pittsburgh Üniversitesi ve Vanderbilt Üniversitesi'ndeki meslektaşlar tarafından gerçekleştirilen laboratuvar deneylerinden entegre edilmiştir. "Şimdiye kadar yayınlanan en büyük simülasyon olan bir çok simülasyonun gerekli olacağı çok açıktı. 64 milyon atomun katılımı" dedi.
Önceki araştırmalar, HIV kapsidinin bir dizi özdeş protein içerdiğini göstermiştir. Bilim adamları, proteinlerin beşgenler ve altıgenler halinde düzenlendiğini biliyorlardı ve beşgenlerin bir elektron mikroskobu ile kapsid form vizesinin en güçlü yuvarlatılmış köşelerini oluşturduğunu, ancak bu protein yapı taşlarından kaçının gerekli olduğunu veya beşgenlerin nasıl olduğunu bilmiyorlardı. Altıgenler kapsidi oluşturmak için birleşir.
Yapısal Biyoloji Profesörü Peijun Zhang tarafından yönetilen Pittsburgh ekibi, kapsidin temel bileşenlerini yüksek tuzluluk koşullarına maruz bıraktı ve proteinlerin altıgenlerden yapılmış tüplere katılmasına neden oldu. Diğer deneyler, "kapsid montajı ve viral stabilite ve enfektivite için temel" olan proteinlerin spesifik bölgeleri arasındaki etkileşimleri ortaya çıkardı.
Ekip ayrıca, genel şeklinin yaklaşık bir fikrini elde etmek için bölümler halinde kesilmiş, tam kapsidin bir kriyoelektronik tomografisini gerçekleştirdi. Perilla ve Schulten, kapsidlerin yapı taşlarının yapısal özelliklerini temsil eden bir dizi büyük ölçekli bilgisayar simülasyonu gerçekleştirmek için bu deneylerden ve kendi heksamerler ve pentamerler arasındaki etkileşimlerin simülasyonlarını kullandı.
Schulten, "64 milyon atomdan oluşan genel kapsidi, çeşitli deneysel verilerle eşleştirme işi, ancak moleküler dinamiklerin esnek ayarlaması olarak geliştirdiğimiz bir metodoloji kullanılarak bilgisayar simülasyonu ile yapılabilir." Temel olarak büyük biyolojik moleküllerin fiziksel karakteristiklerini ve davranışlarını simüle etmek, ayrıca verileri simülasyona dahil etmenin yanı sıra model aslında verilerle uyumlu bir şekilde ilerlemektedir. "
Simülasyonlar, HIV kapsidinin belirtilen deneysel veriler olarak düzenlenmiş 216 altıgen protein ve 12 beşgen protein içerdiğini ortaya koydu. Bu beşgenleri ve altıgenleri oluşturan proteinlerin hepsi özdeşti, ancak yine de aralarındaki birleşim açıları kapsidin bir bölgesinden diğerine değişiyordu. "Bu gerçekten gizem, " dedi Schulten. "Tek bir protein türü bu kadar değişik bir şey nasıl oluşturabilir? Protein doğal olarak esnek olmalıdır."
Araştırmacılar, beşgenlerin "yüzeyin keskin eğriliğini indüklediğini" bildirdi, kapsidin yalnızca altıgenlerden oluşması halinde mümkün olmayacak kapalı bir yapı olmasına izin verdi. HIV kapsidinin ayrıntılı bir kimyasal yapısına sahip olmak, araştırmacıların, bu işlevi bozmak için farmakolojik müdahalelerin etkileriyle nasıl çalıştığını daha fazla incelemelerine izin verecektir.
Araştırmacı, "HIV kapsidinin aslında tamamen zıt iki evi var, " dedi. "Genetik materyal korunmalı, ancak hücreye girdiğinde genetik materyali çok iyi bir zamanda serbest bırakmalı: çok hızlı değil. iyi, çok yavaş iyi değil. " Bu bağlamda, kapsidin açılmasının zamanlamasının virüsün virülans derecesi için gerekli olduğunu, bu nedenle HIV enfeksiyonuna müdahale etmenin belki de en iyi yolu olduğunu açıkladı.
Kaynak:
Etiketler:
cinsellik Psikoloji Yenilenme
Bilim adamları uzun zamandır HIV kapsidinin nasıl inşa edildiğini anlamaya çalıştılar ve bunun için elektronik kriyomikroskopi, kriyo-MS tomografi, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve X-ışını kristalografisi gibi çeşitli laboratuvar tekniklerini kullandılar. ayrıntıları ortaya çıkarmak ve tam bir anlam elde etmek için kapsidin tek tek parçaları.
Bununla birlikte, petascale süper bilgisayarlarının gelişine kadar hiç kimse, atomik düzeyde ayrıntılı olarak koni şeklinde bir yapı oluşturan 1300'den fazla özdeş protein seti olan tüm HIV kapsidini toplayamadı. Bulmacanın eksik parçalarını ekleyen simülasyonlar, Amerika Birleşik Devletleri'nin Urbana-Champaign eyaletindeki Illinois Üniversitesi'nin Süper Bilgisayar Uygulamaları Merkezi'nden yeni bir süper bilgisayar olan 'Blue Waters' testleri sırasında gerçekleştirildi.
Doktora sonrası araştırmacı Juan R. Perilla ile verilerin moleküler simülasyonlarını gerçekleştiren Illinois Üniversitesi Fizik profesörü Klaus Schulten, "Bu büyük bir yapı, şimdiye kadar çözülmüş en büyük yapılardan biri." Dedi. her ikisi de ABD'deki Pittsburgh Üniversitesi ve Vanderbilt Üniversitesi'ndeki meslektaşlar tarafından gerçekleştirilen laboratuvar deneylerinden entegre edilmiştir. "Şimdiye kadar yayınlanan en büyük simülasyon olan bir çok simülasyonun gerekli olacağı çok açıktı. 64 milyon atomun katılımı" dedi.
Önceki araştırmalar, HIV kapsidinin bir dizi özdeş protein içerdiğini göstermiştir. Bilim adamları, proteinlerin beşgenler ve altıgenler halinde düzenlendiğini biliyorlardı ve beşgenlerin bir elektron mikroskobu ile kapsid form vizesinin en güçlü yuvarlatılmış köşelerini oluşturduğunu, ancak bu protein yapı taşlarından kaçının gerekli olduğunu veya beşgenlerin nasıl olduğunu bilmiyorlardı. Altıgenler kapsidi oluşturmak için birleşir.
Yapısal Biyoloji Profesörü Peijun Zhang tarafından yönetilen Pittsburgh ekibi, kapsidin temel bileşenlerini yüksek tuzluluk koşullarına maruz bıraktı ve proteinlerin altıgenlerden yapılmış tüplere katılmasına neden oldu. Diğer deneyler, "kapsid montajı ve viral stabilite ve enfektivite için temel" olan proteinlerin spesifik bölgeleri arasındaki etkileşimleri ortaya çıkardı.
Ekip ayrıca, genel şeklinin yaklaşık bir fikrini elde etmek için bölümler halinde kesilmiş, tam kapsidin bir kriyoelektronik tomografisini gerçekleştirdi. Perilla ve Schulten, kapsidlerin yapı taşlarının yapısal özelliklerini temsil eden bir dizi büyük ölçekli bilgisayar simülasyonu gerçekleştirmek için bu deneylerden ve kendi heksamerler ve pentamerler arasındaki etkileşimlerin simülasyonlarını kullandı.
Schulten, "64 milyon atomdan oluşan genel kapsidi, çeşitli deneysel verilerle eşleştirme işi, ancak moleküler dinamiklerin esnek ayarlaması olarak geliştirdiğimiz bir metodoloji kullanılarak bilgisayar simülasyonu ile yapılabilir." Temel olarak büyük biyolojik moleküllerin fiziksel karakteristiklerini ve davranışlarını simüle etmek, ayrıca verileri simülasyona dahil etmenin yanı sıra model aslında verilerle uyumlu bir şekilde ilerlemektedir. "
Simülasyonlar, HIV kapsidinin belirtilen deneysel veriler olarak düzenlenmiş 216 altıgen protein ve 12 beşgen protein içerdiğini ortaya koydu. Bu beşgenleri ve altıgenleri oluşturan proteinlerin hepsi özdeşti, ancak yine de aralarındaki birleşim açıları kapsidin bir bölgesinden diğerine değişiyordu. "Bu gerçekten gizem, " dedi Schulten. "Tek bir protein türü bu kadar değişik bir şey nasıl oluşturabilir? Protein doğal olarak esnek olmalıdır."
Araştırmacılar, beşgenlerin "yüzeyin keskin eğriliğini indüklediğini" bildirdi, kapsidin yalnızca altıgenlerden oluşması halinde mümkün olmayacak kapalı bir yapı olmasına izin verdi. HIV kapsidinin ayrıntılı bir kimyasal yapısına sahip olmak, araştırmacıların, bu işlevi bozmak için farmakolojik müdahalelerin etkileriyle nasıl çalıştığını daha fazla incelemelerine izin verecektir.
Araştırmacı, "HIV kapsidinin aslında tamamen zıt iki evi var, " dedi. "Genetik materyal korunmalı, ancak hücreye girdiğinde genetik materyali çok iyi bir zamanda serbest bırakmalı: çok hızlı değil. iyi, çok yavaş iyi değil. " Bu bağlamda, kapsidin açılmasının zamanlamasının virüsün virülans derecesi için gerekli olduğunu, bu nedenle HIV enfeksiyonuna müdahale etmenin belki de en iyi yolu olduğunu açıkladı.
Kaynak:
