乙肝病毒衣壳拆卸模拟在前所未有的原子水平

与美国240万例和2.5亿例慢性病例在全球范围内,乙型肝炎感染持续尽管疫苗的可用性。疫苗免疫工作的身体对病毒,防止感染;然而,没有治愈的人做感染(例如,出生时)。乙肝病毒感染可导致肝损伤,甚至癌症,对公众健康构成威胁。

了解病毒感染的基本步骤可以帮助设计药物中断这些过程,防止慢性感染。用这个理由,贝克曼研究所的研究人员和美国化学建模乙型肝炎病毒的衣壳拆卸过程以前所未有的原子水平。

团队包括Zhaleh格米,该研究的主要作者和化学研究科学家;Emad Tajkhorshid教授生物化学;教授和马丁Gruebele化学。他们的论文,题为“乙型肝炎病毒衣壳拆卸的分子机制”发表在《美国国家科学院学报》上。

病毒衣壳是一个结构,包含病毒的遗传物质;在乙型肝炎的情况下,衣壳是一个二十面体结构直径约36纳米和240相同的蛋白质组成。衣壳拆卸,衣壳身体分裂,病毒感染细胞是至关重要的,因为它允许病毒释放自己的遗传物质进入宿主细胞的细胞核,并最终利用宿主细胞的复制机制。在原子水平上理解这个过程是必要的一个治疗方法抗乙型肝炎和其他类似的感染。

“在过去的几十年里,先进的仿真软件的发展如NAMD发达在伊利诺斯,和一个更精确的原子之间的相互作用,使我们能够模拟系统的规模和复杂性,“格米说。

”这项工作的一个小说方面的发展和应用方法,使我们能够有效地扰乱衣壳,“Tajkorshid说他美国国立卫生研究院生物技术中心的大分子建模和生物信息学。“5到10年前,我们既没有计算能力也没有一个适当的方法进行这样的工作。”

配备先进的计算能力,团队翘乙型肝炎病毒衣壳拆卸过程。

“在实验方面,这是一个情况下你不能有你的蛋糕和吃它。你可以做显微镜的实验,但总有一种折衷。有实验,会给你部分见解。一些会给你更高的空间分辨率,更好的时间分辨率,但是没有这样的一个实验模拟,我们会告诉你发生了什么,由原子,原子”Gruebele说。

使用新开发的计算技术应用机械应力,研究人员确定哪些地区的衣壳拆卸过程的影响。令人惊讶的是,特定区域的衣壳蛋白被发现导致破损超过别人,而不是在以前猜测的模式仅根据力学性能。

通过探索和研究衣壳拆卸,将有效地发生在几纳秒的模拟,研究小组预测,第一批裂缝导致拆卸的衣壳结构只增长了2.5%。

这种高水平的准确性不可能今天与许多技术可用。

“在这里工作是基于模拟,但我们可以证实的模拟实验,包括特定的氨基酸突变预测为拆卸“热点”,“格米说。

独特的专业知识提供的每个团队成员是至关重要的发展方法,模拟过程,与惊人的精度和预测现象。为本研究开发的方法将使今天的科学家推动他们的字段从病毒学生物信息学物理。

“本文的优点是,不同部分会兴奋对不同类型的人取决于你是一个物理学家或生物医学研究员,“Gruebele说。

”这样的工具装备用计算显微镜,我们可以看到复杂的分子运动现象,分辨率极高,否则,还不能实现“Tajkhorshid说。

参考
格米Z, Gruebele M, Tajkhorshid e .乙型肝炎病毒衣壳拆卸的分子机制。PNAS。2021;118 (36)。doi:10.1073 / pnas.2102530118

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