HIV: Nje superkomjuter zbulon

Shkencëtarët kanë kërkuar shume kohë për të kuptuar se si është ndërtuar kapsida e HIV. Hulumtuesit këtë herë kanë përdorur një varietet të teknikave laboratorike, krio-mikroskopia elektronike, Cryo-EM tomografi, spektroskopi rezonancë magnetike berthamore, kristalografi dhe rreze X,  po permendim vetem disa, për të studiuar pjesët individuale të kapsidave duke shfaqur në detaje dhe per te pasur një vizion global.

Nje hulumtim ka përcaktuar strukturën e saktë kimike te kapsidës se HIV, nje proteine ​​që mbron materialin gjenetik te virusit dhe është një çelës i egersise se saj. Kapsida është në fakt një nga objektivat kryesore të barnave antiretrovirale. Hulumtimi është publikuar në revistën Nature.

Deri në arrritjen e superkomputerit, askush nuk mund të ishte në gjendje për të vënë së bashku kapsidet të tëra të HIV-it – një montim i më shumë se 1,300  proteinave identike që formojnë një strukturë të formes kon në veçanti në nivel atomik. Simulimet që kanë shtuar copa të humbur të enigmës u zhvilluan gjatë testimit të Blue Waters, një Superkompjuteri te ri në Qendrën Kombëtare për superkompjuterë në Universitetin e Illinois.

“Kjo është një strukturë e madhe, një nga strukturat më të mëdha të përcaktuara kurrë me pare,” tha Klaus Schulten profesor i fizikës në universitet, i cili me studiuesin Juan R Perilla, i cili ka kryer simulimet molekulare me të dhëna të integruara nga eksperimentet laboratorike të kryera nga kolegët në Universitetin e Pitsburgut dhe Universitetin e Vanderbilt. “Ishte shumë e qartë se do të kërkonte një sasi të madhe të simulimeve – simulimi i madh – të botuar ndonjëherë. Përfshinte 64 milion atome”

Hulumtimet e mëparshme kishin gjetur që kapsida HIV përmbante një numër të proteinave identike. Shkencëtarët e dinin se proteinat janë të rregulluara në pentagons dhe hexagons dhe kanë imagjinuar që pentagons formon qoshet më të ngushta të rrumbullakosura ne pikëpamje të formës së kapisdës nga mikroskopi elektronik. Por nuk e dine se sa prej këtyre blloqeve të proteinave janë të nevojshme, ose si pentagons dhe hexagons jane bashke për të formuar kapside.

Simulimet kanë zbuluar se kapsida HIV përmbante 216 hexagons dhe 12 pentagons dhe organizohet ashtu si të dhënat eksperimentale kishin treguar. Proteinat që përbëjnë këto pentagons dhe hexagons ishin të gjitha të njëjta, megjithatë sulmet mes tyre variojne nga një rajon në tjetrin të kapisdës.

“Kjo është me të vërtetë një mister,” tha Schulten. “Si mundet një lloj i vetëm i proteins të formoje diçka  të ndryshme si kjo? Proteina duhet të jetë fleksibël në vetvete. “

Pentagons kanë “çuar në një lakim të mprehtë e sipërfaqes,” raportoi studiuesi, duke lejuar kapsidën të jetë një strukturë e mbyllur, e cila nuk do të kishte qenë e mundur në qoftë kapsida do te ishte e përbërë vetëm nga hexagons.

Njohja e një strukture të detajuar kimike të kapisdës HIV do të lejojë shkencëtarët për të hetuar më tej se si funksionon, me implikime për intervenimet farmakologjike për të ndërprerë këtë funksion, shpjegojnë shkencëtarët.

“Kapsida e HIV-it në fakt ka dy karakteristika krejtësisht të kundërta,” tha Schulten. “Është për të mbrojtur materialin gjenetik, por një herë qe arrin në qelizë duhet ta rileshoje materialin gjenetik dhe kjo duhet të ndodhë me kohë të shkelqyer. Shumë shpejtësi nuk shkojne mire, shkojne  shumë ngadalë dhe kjo është një kohë kur ju mund të futni një mjet në sistemin. Disa nga drogat më të fuqishme antivirale synojë kapsidën virale, tha Schulten.