doctor

Біофізики з університету Іллінойсу змоделювали молекулярну структуру протеїнової оболонки ВІЛ. Це дозволить створити більш ефективні препарати для терапії СНІДу.

Білкова оболонка будь-якого вірусу захищає його при русі між клітинами. При попаданні вірусу всередину клітини оболонка розкривається, подібно троянському коню, запускаючи руйнівний механізм ВІЛ.

Лікарські препарати, що розробляються фармацевтами перешкоджають розкриттю оболонки в клітці – або навпаки, передчасно розкривають її поза клітини, щоб захисні клітини нашого організму знищили вірус. Знання структури оболонки дозволить створити подібні препарати і для боротьби з ВІЛ.

Дослідники зуміли відтворити захисну структуру ВІЛ, застосувавши графічну симуляцію на базі безкоштовного програмного пакету з відкритим кодом.

Складну графічну симуляцію захисної структури ВІЛ дослідникам допоміг створити петафлопний суперкомп’ютер Blue Waters, який є одним з найшвидших суперкомп’ютерів у світі. Для роботи використовувався відкритий програмний пакет для моделювання молекулярної динаміки, що носить назву NAMD (Not just Another Molecular Dynamics program). NAMD є власною розробкою лабораторії теоретичної та комп’ютерної біофізики університету штату Іллінойс.

Для отримання структури протеїнової оболонки ВІЛ (званої капсидом), вчені виробили деталізовану симуляцію 100 наносекунд молекулярного руху 4 мільйонів атомів, які утворюють 1300 ідентичних білків, складових капсид ВІЛ.

Симуляція молекулярного руху полягає в застосуванні законів руху до окремих атомам. Моделюється дію сил тяжіння і відштовхування між частинками, завдяки яким виникає їх складний рух. «Обчислювальна потужність, використана для проведення моделювання, стала рекордною за всю історію наукових експериментів – враховувалося взаємодія 64 мільйонів атомів», – повідомив Клаус Шультен, професор фізики університету Іллінойсу.

До цього було відомо, що атоми білків, складових капсид ВІЛ, об’єднуються в пента-і гексагональні ланцюжки, надаючи протеїнової оболонці форму, схожу з поверхнею футбольного м’яча. В результаті симуляції за допомогою NAMD, вчені з’ясували, що таких ланцюжків 228, з яких 216 мають гексагональну форму, а 12 – пентагональні.