Il supercomputer svela i punti deboli “nell’armatura” del virus Hiv

supercomputer hiv capside
Pubblicato il: 16 Giugno 2022|

Resta ancora molto da scoprire su come il virus dell’immunodeficienza umana (Hiv) infetti le nostre cellule. Qualche informazione in più l’ha fornita di recente il supercomputer Frontera presso il Texas Advanced Computing Center (Tacc) dell’Università del Texas ad Austin, che ha generato le prime simulazioni realistiche del suo capside (un involucro proteico che protegge il suo genoma di Rna). La ricerca ha rivelato modelli di deformazione da stress del capside appena prima della fase critica di rottura, indicando potenziali vulnerabilità da sfruttare per la progettazione di farmaci.

Vulnerabilità svelate

Oggi si sa che il capside virale rimane stabile abbastanza a lungo da portare il suo genoma nel nucleo della cellula bersaglio, dove si rompe per rilasciarlo. Ciò che ancora non è chiaro è come e perché possa diventare instabile. Vulnerabilità rivelate dalla simulazione e analisi dei dati condotta con il supercomputer, come afferma Gregory Voth, professore di Haig P. Papazian Distinguished Service presso l’Università di Chicago, autore principale dello studio sul capside dell’HIV-1 pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.

Le striature da deformazione

Voth e colleghi sono partiti dai dati della tomografia crioelettronica da virus reali. Utilizzando i dati sperimentali, hanno sviluppato una simulazione della dinamica molecolare di tutti gli atomi del capside dell’HIV-1 che si avvicinava a ben 100 milioni di atomi. Le immagini in particolare hanno evidenziato sul capside delle striature, dovute a deformazione da stress, non sono perfettamente distribuite.

“Siamo stati in grado di correlare i modelli di tensione del reticolo con il modo in cui i capsidi si rompono effettivamente”, ha osservato Voth. “Le striature dovute alla deformazione da stress dovrebbero essere vulnerabili alla pressione generata all’interno del capside virale dell’Hiv-1 quando inizia a subire la trascrizione inversa e inizia a produrre Dna”.

Simulazione realistica

Secondo gli autori della ricerca i modelli di deformazione da stress si correlano bene con il modo in cui il capside si rompe attraverso ulteriori esperimenti di tomografia crioelettronica. “È lo studio di simulazione più realistico condotto fino ad oggi sul capside dell’HIV”, ha detto Voth. “Potremmo anche vedere che le proteine ​​​​che si impacchettano in questo capside del virus hanno conformazioni leggermente diverse rispetto a quelle che si vedono in strutture cristalline più semplici o ricostituzioni in vitro”.

Verso una maggiore comprensione del capside…

Un grande passo avanti insomma secondo i ricercatori, che potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci. Se infatti il primo modello del capside dell’HIV-1 risale al 2017 (fu condotto con il supercomputer Blue Waters e pubblicato su Nature), questo studio per quanto pionieristico fosse all’epoca, non dava informazioni sul materiale genetico contenuto all’interno, il cofattore IP6, e non era costruito dai dati di tomografia crioelettronica dei capsidi virali reali. “Il nuovo modello ha considerato anche tutti questi elementi mancanti” precisa Voth. “Il nostro lavoro è un grande passo avanti nella modellazione realistica, che penso porterà a una maggiore comprensione del capside”.

…e nuovi farmaci

Alcuni farmaci in commercio sfruttano la conoscenza del capside virale dell’HIV-1 per renderlo più fragile, interferendo con la fase critica di rottura antecedente alla liberazione del materiale genetico del virus. “Ora, data la natura eterogenea di questo capside del virus, stiamo cercando di capire come i farmaci interagiscono con esso per progettarne in futuro di nuovi” ha concluso Voth. “I supercomputer combinati con i metodi che abbiamo sviluppato hanno contribuito a rivelare elementi essenziali del virus HIV-1 che sono attualmente estremamente difficili da sondare sperimentalmente”.

Tag: capside / Hiv / supercomputer / texas advanced computing center / università del texas /

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