ВИЧ структура Shell, резкая с помощью суперкомпьютера

Новое исследование, показывающее на покрытии Природы на этой неделе, описывает, как исследователи в США имеют дляпервый раз взломал химическую структуру капсулы вируса или белковую раковину вируса иммунодефицита человека (HIV).прогресс, вероятно, открывающий путь к сильным новым препаратам против вируса, вызывающего СПИД, был добит возможный спомощь нового «petascale» суперкомпьютера.Ученые пытались в течение некоторого времени взломать точную химическую структуру конусообразной капсулы вируса ВИЧ, белковая раковина этозащищает генетический материал вируса. Капсула вируса, как думают, является ключом к вирулентности ВИЧ и стала привлекательной цельюдля нового развития средства против ретровирусов.

Как ведущий автор этого нового Изучения природы, Пэйцзюнь Чжан, адъюнкт-профессор структурной биологии в университетеПиттсбургская Медицинская школа, сообщает заявление:«Капсула вируса критически важна для повторного исследования ВИЧ, таким образом зная, что его структура подробно могла привести нас к новым препаратам, которые могут лечить илипредотвратите инфекцию."«Этот подход имеет потенциал, чтобы быть сильной альтернативой нашим текущим методам лечения ВИЧ, работающим путем планирования бесспорныйферменты, но устойчивость к лекарству огромная проблема из-за высокой частоты мутаций вируса."Предыдущие исследования описали попытки урезать структуру капсулы вируса постепенно. Попытаться видеть деталь атомного уровняраковина, сделанная из более чем 1 300 идентичных белков, исследователи использовали диапазон современных инструментов лаборатории от магнитного ядерногоспектроскопия резонанса и Рентгеновская кристаллография, к криоэлектронной микроскопии и КРИОИМ томография.

Но это было только, когда они добавили вычислительную мощность нового petascale суперкомпьютера Открытых морей в Национальном ЦентреСупервычисления Заявлений в Университете Иллинойса, к уже впечатляющему множеству инструментов, которыми были Чжан и коллегиспособный понять химическую структуру всей капсулы вируса.petascale компьютеру измерили темп перемалывания чисел в «petaflops» или лавашах (квадрильоны, 1015)инструкции с плавающей запятой в секунду. Чтобы поместить это в контекст, petascale компьютер может выполнить через одну секунду то жечисло инструкций, поскольку это взяло бы всех на Земле, делающей одно вычисление в секунду в течение 1,5 дней.

Моделирования, добавившие недостающие части к проблеме капсулы вируса ВИЧ, проводились во время тестирования Открытых морей co -авторы Клаус Шултен, преподаватель физики, и Хуан Р. Перилья, исследователь постдоктора, оба в университетеИллинойс.Комментируя проблему капсулы вируса ВИЧ, Шултен говорит:«Это — большая структура, одна из самых больших структур, когда-либо решенных».

«Это было очень ясно, что потребует огромной суммы моделирования — самого большого моделирования, когда-либо изданного — включение 64 миллионоватомы», добавляет он.От нашедших предыдущих исследований капсула вируса ВИЧ содержит много идентичных белков, исследователи уже знали ихбелки устроены как пятиугольники и шестиугольники, и у них была догадка, из которой пятиугольники сформировали трудные круглые углыконусообразная капсула вируса они видели под электронным микроскопом.Но точно то, сколько из этих белков требуется, чтобы сделать капсулу вируса, или как пятиугольники и шестиугольники совмещаются, осталось aтайна.Чжан и структурная команда биологии в Питтсбурге нашли что, когда подвергнуто высоких концентраций соли, белкового строительстваблоки собираются в трубы, сделанные только из шестиугольников.

Из дальнейших экспериментов они нашли, что определенные области белков взаимодействуют друг с другом в пути, который «критически важен дляблок капсулы вируса и стабильность, и для вирусной инвазионной способности», отмечают они.Они тогда умели получать общее представление о полной форме капсулы вируса путем взятия криоэлектронных томографов нарезанного всекции.От этих результатов и их собственных моделирований того, как гексамеры и пятизвенные полимеры могли бы взаимодействовать, Schulten и выполненный Perillaсерия крупных машинных моделирований.

Шултен говорит, что они могли только соответствовать 64 миллионам структур капсулы вируса атома к «разнообразным» экспериментальным данным с помощью уникальногоприблизьтесь они развили себя, что они называют «молекулярную динамическую гибкую адаптацию».«Вы в основном моделируете физические характеристики и поведение больших биологических молекул, но Вы также включаете данныев моделирование так, чтобы модель фактически вела себя к соглашению с данными», объясняет он.

С этими методами исследователи нашли, что белковая раковина ВИЧ включает 216 шестиугольников и 12 пятиугольников, устроенных впутем экспериментальные данные предложили.Белки в шестиугольниках и пятиугольниках были идентичны, но углы, через которые они были свойственны друг другу, былиотличающийся среди различных областей структуры.Шултен говорит, что это — то, что озадачило их: такой белок должен был бы быть неотъемлемо гибким, чтобы сформировать такое различноеструктура.

При наличии пятиугольников, а также шестиугольников, капсула вируса может сформировать закрытую структуру, объясните исследователей, описав свойствопятиугольники приносят как «вызванное острое поверхностное искривление». (Беглый взгляд на структуру фуллеренов, или даже футбольные мячи длятот вопрос, и Вы понимаете то, что они говорят о).Шултен говорит, что знание больше о подробной структуре капсулы вируса ВИЧ поможет исследователям понять, как это функционирует,и это выручает работу разработчиков лекарственного средства, как разрушить те функции.Он объясняет, как капсула вируса ВИЧ должна выполнить две антагонистических функции.

Это должно остаться интактным, чтобы защитить его генетический материал, ноэто также должно быть в состоянии выпустить его своевременно однажды в клетке — хозяине, таким образом, это может тиражироваться.«Это должно произойти с действительно хорошим выбором времени — слишком быстрый, не является хорошим, слишком медленным, не хорошо. И это — момент, когда Вы можетебросьте рывок в систему», говорит Шултен.

«Выбор времени открытия капсулы вируса важен для степени вирулентности вируса. Это — то, где мы могливозможно, лучше всего вмешайтесь в ВИЧ-инфекцию», добавляет он.

Фонды для исследования прибыли из Национального Института Общих Медицинских наук в Национальных Институтах Здоровьяи Национальный научный фонд, который также фонды суперкомпьютер Открытых морей.Ранее в этом году ученые в Великобритании развили вакцинупротив ящура, использующего синтетическую вирусную капсулу вируса, чтобы вызвать иммунную реакцию.

Чтобы определить структуру той вирусной раковины и идентифицировать мутации, которые улучшили бы его, они использовали Алмазный Источник света, национальный синхротрон Великобританиисредство.

8 комментариев


  1. Ты глупый человек и открывать с тобой спор это зря потраченное время. Давай продолжает рассказывать как космические корабли бороздят большой театр…..


  2. Крымские татары—народ, говорящий на на крымско-татарском языке кыпчакской подгруппы тюркской группы АЛТАЙСКОЙ языковой семьи —из энциклопедии

Добавить комментарий