Группа ученых Чикагского университета объявила о новаторском исследовании, которое исследует роль небольшой молекулы, называемой IP6, в создании капсида вируса ВИЧ-1.
Генетическая информация вируса ВИЧ окружена слоем белков, называемых капсидами, которые работают как броня вируса. Выяснение того, как образуется этот капсид, дает важный путь к разработке методов лечения, однако исследователи десятилетиями боролись за воссоздание стабильных капсидов в лаборатории.
"Капсид ВИЧ имеет очень уникальную коническую форму, которая должна быть закрыта, чтобы содержать вирусный генетический материал”, - сказал постдокторант и ведущий автор исследования Элвин Ю, которое было опубликовано в сентябре.
Маленькая молекула IP6 связывается как с гексамером, так и с пентамером, чтобы заключить капсид, окружающий ВИЧ. Исследователи UChicago показали, что IP6 предпочтительно связывается с двенадцатью пентамерами, что может быть ключом к созданию уникальной формы капсида.
Частью секрета сборки капсида является включение дефектов в решетку. Большая часть капсида состоит из гексамерных белковых структур, состоящих из шести субъединиц. Однако на капсиде есть двенадцать точек, которые являются пентамерными-состоящими из пяти белковых субъединиц.
“Без этих пентамеров капсидный белок ВИЧ просто собрался бы в длинные трубки, открытые с двух концов”, - объяснил профессор Грегори Уот, эксперт по многомасштабным компьютерным моделям биомолекул.
Недавние эксперименты показали, что как только IP6 был добавлен, капсиды заключили бы и создали правильную коническую структуру, которая сохранялась бы в течение нескольких часов, а не минут. Однако мало что было известно о том, почему и как это произошло, или о специфической молекулярной роли IP6.
Чтобы исследовать происходящее на молекулярном уровне, исследователи использовали узкоспециализированный компьютер под названием Anton, специально созданный для моделирования молекулярной динамики. Это позволило ученым увидеть, как IP6 связывается с капсидом, который трудно увидеть экспериментально.
Исследователи проанализировали физические движения молекул в течение определенного периода времени, давая представление о том, как изменяется система. Их анализ показал, что IP6 энергетически предпочитает связывание с пентамерами для стабилизации этих конформаций, хотя их гораздо меньше, чем гексамеров. Это важно, потому что какое бы взаимодействие ни было энергетически благоприятным и наиболее стабильным, оно с наибольшей вероятностью произойдет и продлится.
Понимание этих механизмов создает более глубокое понимание того, как малые молекулы могут регулировать сборку белка. Когда речь заходит о ВИЧ, дальнейшее понимание того, как вирус строит свою броню, может открыть дверь для новых методов лечения. Одно из связующих пятен ИП6 уже является известной мишенью лекарственных ингибиторов.
- Стабильность капсида очень важна для того, сможет ли вирус доставить свою полезную нагрузку в клетки хозяина. Понимание того, как модулировать стабильность капсида, может привести к новому пути для ингибиторов, чтобы разрушить вирус”, - заявил коллега профессора Уота, доктор Ю.
