_ Primul nivel de atom structura genomului viral împachetat dezvăluie noi proprietăți și dinamici

Un model de calcul al celor peste 26 de milioane de atomi dintr-o capsidă virală plină de ADN ne extinde înțelegerea structurii virusului și a dinamicii ADN-ului, perspective care ar putea oferi noi cercetări. căi și ținte de droguri, raportează cercetătorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign în revista Nature.

„Pentru a lupta împotriva unui virus, vrem să știm tot ce trebuie să știm despre el. Știm ce este în interior în ceea ce privește componente, dar nu știm cum sunt aranjate”, a spus liderul studiului Aleksei Aksimentiev, profesor de fizică din Illinois. „Cunoașterea structurilor interne ne oferă mai multe ținte pentru medicamente, care tind să se concentreze pe receptorii de la suprafață sau pe proteinele de replicare.”

Virușii își păstrează materialul genetic – fie ADN, fie ARN – împachetat într-o particulă goală. numită capsidă. În timp ce structurile multor capside goale au fost descrise, structura unei capside complete și materialul genetic din interiorul acesteia au rămas evazive.

Pentru această primă privire asupra unui genom viral complet, cercetătorii s-au concentrat pe HK97. , un virus care infectează bacteriile. A fost bine studiat experimental, astfel încât grupul din Illinois ar putea compara simulările sale cu ceea ce a fost găsit anterior, a spus Aksimentiev, care este, de asemenea, afiliat la Institutul Beckman de Știință și Tehnologie Avansată din Illinois.

Descoperirea dinamicii structurale a ambalajului genomului a provocat cercetătorii din mai multe motive. Nu poate fi încă văzut experimental, așa că este necesară simularea pe un supercomputer. Cu toate acestea, o simulare poate prezenta fie detalii mari pentru un timp foarte scurt, fie mai puține detalii pentru o perioadă mai lungă de timp.

Grupul din Illinois a dezvoltat o abordare cu rezoluție multiplă a simulării ADN, analizând problema la mai multe niveluri de rezoluție și durata de timp și punerea laolaltă a tuturor informațiilor pentru a obține o imagine completă a procesului. După ce l-au folosit și validat anterior în experimente care implică origami ADN, acum au aplicat abordarea multirezoluție la HK97.

Rezultatul a fost prima privire la nivel de atom asupra procesului de ambalare a ADN-ului viral și a proprietăților structurale și fluctuațiilor atunci când ADN-ul este complet conținut în capsidă.

Ei au descoperit că ADN-ul a format bucle de comutare pe măsură ce a fost împins în capsidă, o descoperire importantă, deoarece este similar cu modul în care este organizat ADN-ul în celulele eucariote. Ei au descoperit, de asemenea, că ADN-ul s-a organizat în domenii conforme cu topologia capsidei. Procesul a dus la configurații ușor diferite de bucle și topologii ale ADN-ului în fiecare particulă simulată.

„Aceste diferențe arată că conceptul de individualitate nu este exclusiv pentru animale și plante, ci se extinde până la viruși, cei mai primitivi. formă de structuri de replicare a genelor”, a spus Aksimmentiev. „Acest lucru deschide o altă dimensiune a examinării infecțiozității și dacă aceste diferențe între viruși reprezintă variabilitatea capacității lor de a infecta.”

Simulările au dezvăluit caracteristici și defecte structurale comune, în special la marginile și colțurile capside, unde forma sa are cea mai mare influență asupra ADN-ului din interior. Aceste caracteristici ar putea fi ținte potențiale pentru dezvoltarea de medicamente, a spus Aksimentiev.

„Credem că acesta este doar începutul metodologiei noastre, primul studiu care se uită la structura unui genom viral”, a spus Aksimentiev. „Cu calculatoare mai mari și mai rapide și mai multe cunoștințe din experimente, vom putea în cele din urmă să rezolvăm prin calcul structurile genomurilor de la alte specii virale, inclusiv virușii ARN, care sunt mai complicate pe măsură ce se autoasamblează.”

„Cu cât știm mai multe despre acești viruși, cu atât îi putem combate mai mult sau îi putem valorifica pentru aplicații precum combaterea bacteriilor care au devenit rezistente la utilizarea antibioticelor”, a spus Aksimentiev.

(Fluierul)