Две години бяха нужни на суперкомпютър, за да симулира 1,2 микросекунди в живота на ХИВ капсида – протеиновата клетка, която пренася вируса на ХИВ в ядрото на човешка клетка. 64-милионната атомна симулация представя нови знания за това как вирусът “намира” своята среда и завършва своя инфекциозен цикъл. Констатациите са публикувани в списанието Nature Communications.

Генетичният материал на вируса на ХИВ е обвит в множество структури, които го “крият” от имунната система на гостоприемника. Капсидът предпазва вируса, след като влезе в клетката, и се прехвърля в ядрото, където завършва процеса на инфекция.

„Ние изучаваме детайлите на системата за капсид на ХИВ, не само структурата, но и начина, по който тя променя и реагира на околната среда“, казва изследователят Хуан Р. Перила от Университета в Илинойс, който е ръководил изследването, заедно с професора по физика Клаус Шултен. Тези подробности могат да помогнат на учените да намерят нови начини да победят вируса, каза Перила. Шултен, който почина през октомври 2016 г., е пионер в прилагането на симулации на молекулярната динамика за изучаване на големи биологични системи. Той нарече този свой метод „изчислителна микроскопия“.

ХИВ-капсидът е съставен от стотици идентични протеини, обединени в мрежа от шестстранни и петстранни структури, всяка от които с малка пора в центъра си. Капсидът съдържа генетичния материал на вируса, който го крие от имунната защита на клетките на гостоприемника. Той също така пренася вируса в клетъчното ядро, което трябва да се инфилтрира до пълна инфекция.

Новото проучване разкрива няколко свойства, които вероятно повишават способността на капсида да усети околната среда и да намери пътя си към ядрото, казва Перила. Показано е например, че различни части на капсида се осцилират при различни честоти. Тези трептения вероятно предават информация от една част на капсида в друга, каза той. Изследването също така разкрива, че йоните се вливат във и навън от капсидните пори. Отрицателните йони се натрупват на положително заредената повърхност вътре в капсида, докато положителните йони се придържат към външната страна, която носи отрицателен заряд.

“Ако можем да нарушиш това електростатично равновесие, което капсидът се опитва да поддържа, може би ще успеем да го накараме да избухне преждевременно”, коментира ученият.

Позитивно зареденият интериор също би могъл да спомогне за улесняването на притока на “блокове” за ДНК. Вирусът се нуждае от тези молекули от приемника, за да превърне собствената си РНК в ДНК, казва Перила. Тези блокове на ДНК, наречени нуклеотиди, носят отрицателен заряд и са достатъчно малки, за да преминат през порите на капсида, коментира ученият. Тези данни разкриват потенциални уязвимости, които биха могли да бъдат използвани за разработване на нови лекарства за преодоляване на вируса на ХИВ, чрез насочване към неговата капсида, коментира проф. Перила.