Da li virusi mogu biti saveznik u pronalaženju novih lekova? Revolucionarni korak napred u medicini

Kompjutersko modeliranje više od 26 miliona atoma u kapsidima DNK virusa, proširuje naše shvatanje o virusnoj strukturi i dinamici DNK, što može dovesti do novih istraživanja usmerenih na antivirusne lekove koji bi se sa većim uspehom borili protiv različitih formi virusnih oboljenja, navode naučnici sa Univerziteta Ilinois Urbana-Šampejn (UIUC) u časopisu Nature, a prenosi Phys.org.

- Kako bi smo se borili protiv virusa, želimo saznati sve o njemu. Znamo šta se nalazi u virusu, ali kako su te komponente raspoređene, to je ono što ne znamo - navodi vođa studije profesor Aleksej Aksimentiev sa UIUC i dodaje:

- Bolje poznavanje unutrašnjih struktura virusa nam može dati više potencijalnih ciljeva za lekove, koji obično targetiraju receptore na površini ili pak proteinske replikatore.

Virusi čuvaju svoj genetski materijal, bilo da je u pitanju DNK ili RNK u partikuli koju nazivamo kapsid. Strukture brojnih šupljih kapsida su već opisane, struktura punog kapsida sa genetskim materijalom unutra nam ostaje nepoznanica.

Kako bi saznali više o „punom“ kapsidu, istraživači su se usredsredili na virus HK97 koji napada bakterije. On je eksperimentalno dobro istražen tako da će naučni tim moći da upoređuje njihove simulacije sa onim šta je već otkriveno, kaže Aksimentiev.

Na osnovu eksperimenata poznato je da kapsid ima „vrata“, i da tu postoji proteinski motor koji ubacuje DNK unutar kapsida. Takođe, na osnovu eksperimenata jasno je kakva je i struktura kapsida. Zna se i za genetske sekvence virusa, ali ono što se ne zna je struktura genetskog materijala unutar kapsida.

Razumevanje strukturne dinamike pakovanja genoma je izazovno istraživačima iz nekoliko razloga. Prvo, još uvek ovo ne možemo videti eksperimentalno, tako da se moramo oslanjati na simulacije sprovedene na superkompjuteru. Međutim ove simulacije mogu da pokažu fine detalje za kratko vreme, ili manje detalja za duže vreme. Zbog toga tim je razvio drugačiji pristup problemu simulirajući i prikazujući nalaze u više različitih rezolucija i tokom različitih vremena i kompilirajući sve ove nalaze su bili u stanju da dobiju kompletnu sliku procesa. Sada je naučni tim bio spreman da primeni ovaj metod na HK97.

Dobijeni rezultat je bio prvi pogled na proces upakivanja virusne DNK na atomskom nivou, strukturne karakteristike i fluktuacije DNK kada je on potpuno zatvoren u kapsidu.

Otkriveno je da DNK tokom ulaska u kapsid formira talasaste petlje, što je važan nalaz jer je genetski materijal eukariota slično organizovan u jedru. Takođe, virusna DNK se prilagođava unutrašnjoj morfologiji kapsida, što znači da je svaka partikula u simulaciji imala blago drugačije konfiguraciju petlji DNK materijala.

„Ove različitosti nam ukazuju na to da individualnost nije karakteristika samo složenih organizama, već da se prostire kroz ceo živi svet, sve do virusa, najprimitivnijih oblika struktura sposobnih za replikaciju gena,“ kaže Aksimentev. Ovo nam otvara još jednu dimenziju u kojoj možemo posmatrati infektivnost virusa i stepen infektivnosti u zavisnosti od tipa genetske konformacije unutar kapsida.

Simulacije su otkrile i uobičajene strukturne karakteristike, kao i defekte u kapsidima, naročito na njihovim ćoškovima i ivicama, gde obik kapsida ima najveći uticaj na DNK unutar sebe. Ovo su potencijalne ciljne tačke za antivirusne lekove koji će tek biti razvijeni.

Verujemo da je ovo tek početak primene ovog metoda. Ovo je tek prvo istraživanje koje je pogledalo strukturu virusnog genoma. Sa bržim superkompjuterima i više podataka iz eksperimenata, moćićemo da pomoću kompjutera rešimo stukturu genoma drugih virusa uključujući i RNK viruse.

Što više znamo o virusima, lakše možemo da se borimo protiv njih, ili pak, da ih uposlimo da se bore protiv bakterija koje su postale rezistentne na antibiotsku terapiju.

(Telegraf Nauka / Phys.org)