Les scientifiques ont longtemps essayé de comprendre comment la capside du VIH est construite et pour cela, ils ont utilisé une variété de techniques de laboratoire, telles que la cryomicroscopie électronique, la tomographie cryo-MS, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire et la cristallographie aux rayons X, pour examiner des parties individuelles de la capside afin de révéler les détails et d'obtenir un sens complet.
Cependant, jusqu'à l'arrivée des superordinateurs pétascales, personne ne pouvait rassembler la capside du VIH entière, un ensemble de plus de 1300 protéines identiques qui forment une structure en forme de cône, détaillée au niveau atomique. Des simulations qui ajoutent les pièces manquantes au puzzle ont été effectuées lors des tests de 'Blue Waters', un nouveau supercalculateur du National Center for Supercomputing Applications de l'Université de l'Illinois, à Urbana-Champaign, aux États-Unis.
"Il s'agit d'une grande structure, l'une des plus grandes structures jamais résolues", a déclaré le professeur de physique de l'Université de l'Illinois Klaus Schulten, qui, avec le chercheur postdoctoral Juan R. Perilla, a effectué les simulations moléculaires des données. intégrés à partir des expériences de laboratoire effectuées par des collègues de l'Université de Pittsburgh et de l'Université de Vanderbilt, aux États-Unis. "Il était très clair qu'une grande partie de la simulation serait nécessaire, la plus grande simulation jamais publiée. La participation de 64 millions d'atomes", a-t-il déclaré.
Des recherches antérieures avaient montré que la capside du VIH contient une série de protéines identiques. Les scientifiques savaient que les protéines sont disposées en pentagones et hexagones et ont supposé que les pentagones forment les coins les plus fortement arrondis de la capside visao avec un microscope électronique, mais ils ne savaient pas combien de ces blocs de protéines étaient nécessaires ou comment les pentagones et Les hexagones se rejoignent pour former la capside.
Dirigée par le professeur de biologie structurale Peijun Zhang, l'équipe de Pittsburgh a exposé les composants de base de la capside à des conditions de salinité élevée, conduisant les protéines à se joindre à des tubes en hexagones. D'autres expériences ont révélé des interactions entre des régions spécifiques de protéines qui sont «fondamentales pour l'assemblage de la capside et la stabilité virale et l'infectiosité», rapportent les chercheurs.
L'équipe a également réalisé une tomographie cryoélectronique de la capside complète, coupée en sections pour avoir une idée approximative de sa forme générale. Perilla et Schulten ont utilisé les données de ces expériences et de leurs propres simulations des interactions entre les hexamères et les pentamères pour effectuer une série de simulations informatiques à grande échelle qui représentaient les propriétés structurelles des blocs de construction de la capside.
"Le travail de mise en correspondance de la capside générale, composée de 64 millions d'atomes, avec les différentes données expérimentales ne peut être effectué que par simulation informatique en utilisant une méthodologie que nous avons développée, appelée ajustement flexible de la dynamique moléculaire", a expliqué Schulten. Il s'agit essentiellement de simuler les caractéristiques physiques et le comportement de grosses molécules biologiques, en plus d'intégrer les données dans la simulation afin que le modèle évolue réellement vers une concordance avec les données. "
Les simulations ont révélé que la capside du VIH contenait 216 protéines hexagonales et 12 protéines pentagones disposées comme les données expérimentales l'indiquaient. Les protéines qui composent ces pentagones et hexagones étaient toutes identiques mais, néanmoins, les angles d'union entre elles variaient d'une région de la capside à l'autre. "C'est vraiment le mystère", a déclaré Schulten. "Comment un seul type de protéine peut-il former quelque chose d'aussi varié? La protéine doit être intrinsèquement flexible."
Les pentagones "induisent la courbure prononcée de la surface", ont rapporté les chercheurs, permettant à la capside d'être une structure fermée qui n'aurait pas été possible si la capside n'était composée que d'hexagones. La possession d'une structure chimique détaillée de la capside du VIH permettra aux chercheurs d'étudier davantage son fonctionnement, avec des implications pour les interventions pharmacologiques afin de perturber cette fonction, a déclaré Schulten.
"La capside du VIH a en fait deux maisons complètement opposées", a déclaré le chercheur. "Le matériel génétique doit être protégé, mais une fois qu'il pénètre dans la cellule, il doit libérer le matériel génétique à un très bon moment: pas trop vite. c'est bon, trop lent ce n'est pas bon. " À cet égard, il a expliqué que le moment de l'ouverture de la capside est essentiel pour le degré de virulence du virus, donc à ce moment-là, c'est peut-être le meilleur moyen d'interférer avec l'infection par le VIH.
Source: www.DiarioSalud.net
