Биоинформатики НГУ приняли участие в создании первой 3D-модели вируса Зика

Учёные Новосибирского государственного университета приняли участие в построении первой подробной 3D-модели вируса Зика российской компанией Visual Science. Прототип создан на основе научных данных методами структурной биоинформатики и имеет атомную детализацию. Модель устройства вируса сможет помочь учёным в разработке диагностики и вакцины против лихорадки, вызываемой тропическим вирусом.

3D-вирус Зика является частью некоммерческого проекта «Зоопарк вирусов», в рамках которого уже были созданы трёхмерные прототипы вирусов иммунодефицита, гриппа AH1N1, лихорадки Эбола, папилломы и аденовируса. Такие модели суммируют известную информацию о строении наиболее опасных и распространенных вирусов человека и являются своего рода визуальными научными обзорами.

Лаборатория структурной биоинформатики и молекулярного моделирования НГУ помогала в изготовлении 3D-вируса. Учёные НГУ участвовали в построении моделей отдельных белков, а также анализировали научные данные о родственных вирусах, чтобы разобраться, как разные компоненты Зики (белки, РНК, липидная мембрана) располагаются в вирионе (вирусной частице).

Кандидат биологических наук заведующая лабораторией Анастасия Бакулина (ФЕН-2003) участвовала в проекте в качестве ведущего молекулярного модельера. Она рассказала пресс-службе НГУ о вирусе и своей работе в Visual Science:

«Вирус Зика относится к роду флавивирусов. Самые изученные представители этого рода — вирусы желтой лихорадки, лихорадки Денге, клещевого энцефалита. Наиболее надежный метод диагностики вирусных инфекций — определение генетического материала вируса в крови больного (ПЦР), но для этого требуется хорошо оборудованная лаборатория и квалифицированный персонал. Более доступные методы диагностики (ИФА, иммуноферментный анализ) базируются на обнаружении антител против вируса. Детекция антител также позволяет узнать о том, что человек встречался с этим вирусом ранее, что важно для эпидемиологических исследований.

Анализ поверхностного белка E вируса Зика (который на модели обозначен разными оттенками голубого цвета) на поверхности показал, что он сильно напоминает соответствующий белок вируса лихорадки Денге. У них отличается менее половины аминокислотных остатков в составе этих белков, причем многие различающиеся участки либо спрятаны в мембране, либо закрыты гликозилированием (на модели гликозилирование показано молекулами серого цвета на поверхности вируса). Действительно, эксперименты показывают, что антитела против вирусов Зика связываются с вирусом лихорадки Денге, и наоборот. Это делает задачу диагностики более сложной.

Пока неясно, как именно Зика может вызывать микроцефалию, и сотрудники лаборатории НГУ пытаются с этим разобраться. Есть подозрение, что это связано с особыми свойствами поверхностного белка E. Если «испортить» этот белок, внеся туда мутации, которые оставят вирус жизнеспособным, то может получиться хорошая вакцина.

Вакцина против желтой лихорадки, например, была разработана в 1937 году и оказалась очень эффективной и безопасной. Тогда ученые долгое время выращивали вирус в искусственных условиях, чтобы он потерял свои патогенные свойства. Позже оказалось, что вакцинный штамм отличался от «дикого» именно мутациями в белке E. В то время приходилось действовать вслепую, сейчас имеется модель устройства вируса, которая может помочь в создании диагностики и вакцины.

В настоящее время данных о структуре вируса Зика крайне мало, поэтому модель вириона создавалась на основе опубликованной информации о строении родственных вирусов желтой лихорадки, Западного Нила и Денге. Для создания модели Зика ученые из отдела научного моделирования студии Visual Science использовали методы структурной биоинформатики, которые широко применяются не только в исследованиях вирусов, но и в изучении клеточных белков и белковых комплексов, разработке лекарств и определении механизмов межмолекулярных взаимодействий».

вирус гриппа

Фото взято с сайта Visual Science. Там же можно открыть 3D-модель вируса, повращать ее и посмотреть дополнительную информацию о структурных элементах. В фотоленте также представлены примеры вызуализации 1,2 — вирус Зика, 3 — ВИЧ, 4 —Эбола, 5 — грипп AH1N1.

Источник: http://nsu.ru/6e3a83d7a044983c888619371eefb28b#4

Метки: ,