Скомбинировав экспериментальные данные, полученные при помощи кристаллографической рентгенографии, NMR-спекроскопии и липидомики (набора методов исследований клеточных липидных сетей), исследователи из Оксфордского университета построили первую полную модель внешней оболочки вируса гриппа (influenza A). Проводимые при помощи этой модели расчеты помогут ученым узнать лучше, как именно вирусы могут выживать в неблагоприятной для них среде, что можно использовать для разработки принципиально новых методов борьбы с вирусными заболеваниями.

В математическом моделировании вируса гриппа использовался метод крупнозернистого молекулярного динамического моделирования (coarse-grained molecular dynamics simulation), который позволил изучить поведение оболочки вируса при разных температурах и разных липидных составах мембран клеток, атакуемых вирусом.

Моделирование начинается с момента, когда оболочка вируса представляет собой относительно большой шар из свободно "упакованных" липидов, диаметром 73 нанометра. Затем этот шар сокращается до диаметра 59 нанометров, что происходит за 300 наносекунд времени. Такое сокращение позволяет обнажить вирусные белковые шипы, рецепторы и аттракторы, спрятанные в оболочке вируса до поры до времени, которые и используются для проникновения сквозь клеточную мембрану.

"Пока в нашей текущей модели существует только один экземпляр вируса, находящийся в капельке воды. Но самое интересное начнется тогда, когда мы будем вводить в модель виртуальные растворы лекарственных препаратов" - рассказывает Тайлер Редди (Tyler Reddy), исследователь из Оксфордского университета.

Расчеты математической модели позволили ученым установить, что вирусные белковые шипы, высовывающиеся из оболочки вируса, не переплетаются и не объединяются друг с другом и с другими аттракторами и рецепторами. Этот момент является ключевым моментом для увеличения силы взаимодействия между вирусом гриппа и клеткой-хозяином.

Изучение динамики изменений и преобразований структуры оболочки вируса обеспечивает понимание различных аспектов выживания вирусов в различных условиях окружающей среды, к примеру, в среде пресноводных водоемов. Некоторые ранние исследования показали, что водоплавающие птицы, являющиеся разносчиками некоторых видов гриппа, подвергаются воздействию исходных штаммов вирусов, наряду с действиями слабых концентраций противовирусных препаратов, которые попадают в воду с отходами жизнедеятельности человека. Такая ситуация располагает к появлению новых штаммов вирусов, стойких к определенным лекарственным препаратам, и результаты расширенного моделирования, охватывающего гораздо более длинные промежутки времени, позволят ученым выявить все пути возникновения устойчивых штаммов вирусов.

"Нам еще предстоит проделать массу сложной работы, прежде чем мы сможем проводить динамическое моделирование на молекулярном уровне, охватывающее периоды времени, исчисляющиеся годами" - рассказывает Тайлер Редди, - "Однако, в нашем распоряжении уже имеется платформа, позволяющая изучать вирусы гриппа в рамках компьютерного моделирования. И в скором будущем мы займемся поисками определенных составов и растворов, которые ускорят дестабилизацию оболочек вирусов, нейтрализуя эти вирусы за приемлемые для нас сроки".
 

Первоисточник