رمزگشایی از ویریون آنفلوانزا به کمک ویروس مصنوعی در کامپیوتر

http://bionet.ir، بیونت، bionet، ویروس مصنوعی انفولانزا

با ترکیب داده‌های به دست آمده از کریستالوگرافی اشعه X، اسپکتروسکوپی NMR، میکروسکوپ الکترونی و لیپیدومیکس (بررسی شبکه لیپیدی سلول)، محققان دانشگاه Oxford برای اولین بار موفق به ساخت مدلی کامل از غشا خارجی ویریون آنفلوانزا A شدند. این روش که به نام شبیه‌سازی پویایی مولکولی شناخته می‌شود اجازه بررسی مسیرهای مختلف در دماها و ترکیبات لیپیدی متفاوت را فراهم می‌آورد. با آشکارسازی خصوصیات متفاوت اجزای غشائی، دانشمندان می‌توانند در مورد چگونگی زنده ماندن ویروس در طبیعت و یافتن روش‌های مقابله با آن به نحو بهتری اطلاعات به دست آورند.

در ادامه مطلب با بیونت همراه شوید

شبیه‌سازی کامپیوتری آن‌ها شامل ایجاد نقشه ویروسی به‌صورت یک توپ بزرگ ۷۳ نانومتری با پوشش ضعیف لیپیدی بود. این توپ سپس در ۳۰۰ نانوثانیه بر روی یک ویریون کوچک‌تر ۵۹ نانومتری قرار می‌گیرد. این زمان ازنظر ماکروسکوپی نامحسوس است اما حدود یک پنجم کل زمان آزمایش می‌باشد. در ادامه پیش از اضافه کردن محلول به این سیستم، پروتئین‌های spike ویروسی به‌صورت مجزا توسط غشا لیپیدی احاطه می‌شوند. دکتر Tyler Reddy از دانشگاه Oxford در این زمینه اظهار داشت:

«در مقاله‌ای که در این زمینه منتشرشده است تنها یک ویریون در یک قطره آب قرارگرفته است؛ اما نکته جالب اینجاست که بتوانیم دیگر مولکول‌های موردنظر را نیز مانند عوامل درمانی در این قطره قرار دهیم.»

با استفاده از این شبیه‌سازی دکتر Reddy و همکارانش دریافتند که پروتئین‌های spike ویروسی که از غشا ویریون بیرون زده‌اند برخلاف اینکه تصور می‌شد جمع شده و به هم نزدیک شوند، پراکنده می‌شوند. این اتفاق نکته کلیدی درزمینهٔ میان کنش بین ویریون‌های آنفلوانزا A و سلول‌های میزبان است که با تعداد پروتئین‌های spike که به گیرنده متصل می‌شوند شناسایی می‌شود. دکتر Reddy می‌افزاید:

«اگر جدایی پروتئین‌های spike با بازوهای آنتی‌بادی‌های دو ظرفیتی به شکل Y متناسب باشد، این اطلاعات ممکن است برای طرح‌های درمانی جدید به کار رود،  درنتیجه دو آنتی‌ژن ممکن است به‌صورت همزمان برای افزایش پیوستگی به این زائده‌ها متصل شوند.»

دکتر Reddy مشغول بررسی درزمینهٔ شبیه‌سازی پویایی مولکولی برای یک سیستم پروتئین غشایی در ارتباط با آکندروپلازی (مهم‌ترین دلیل کوتولگی در انسان‌ها) بود و در این هنگام به مطالعات دکتر Daniel Parton درزمینهٔ ساخت و شبیه‌سازی غشا لیپیدی ویریون کامل آنفلوانزایی برخورد و سپس تصمیم گرفت که از این یافته‌ها درزمینهٔ کارهای خود استفاده کند.

این محققان همچنین مشاهده کرده‌اند که گلیکولیپیدهای Forssman نقشی در جلوگیری از تجمع پروتئین‌ها داشته و اتصال پروتئین‌ها به یکدیگر را کند می‌کنند. دکتر Reddy دریافت که واردکردن گلیکولیپیدها در شبیه‌سازی آتی ویریون‌ها بسیار مهم خواهد بود و بر خصوصیات بیوفیزیکی مشاهده شده تأثیر به سزایی خواهند داشت. سر قندی گلیکولیپیدها می‌توانند دسترسی آنتی‌بادی‌ها را به کانال پروتونی M2 در غشا آنفلوانزا مهار کنند. این کانال هدف معمول داروهای ضد آنفلوانزایی موجود می‌باشد که بر پایه مشتقات adamantine طراحی شده‌اند.

فهم پویایی ساختاری غشا این ویروس همچنین باعث سرنخ‌هایی درزمینهٔ زمان طولانی زنده ماند ویریون در محیط‌های متفاوت مانند رودخانه‌ها را فراهم می‌آورد. مطالعات پیشین نشان داده بود که حضور آنفلوانزا A در رودخانه‌ها موجب می‌شود که پرندگان آبی به‌صورت خودبه‌خود در معرض منابع سویه‌های آنفلوانزایی قرارگرفته و باقی‌مانده‌های ترکیبات ضدویروسی دفع شده به‌وسیله جمعیت‌های انسانی، احتمالاً منجر به ایجاد سویه‌های آنفلوانزای مقاوم به دارو شده است. شبیه‌سازی Reddy در حالی حاضر پایداری ویریون‌ها را با معیار میکروثانیه موردبررسی قرار داده و بررسی این پایداری در مقادیر بیشتر به یک چالش تبدیل‌شده است. دکتر Reddy می‌گوید:

«ما راه بسیار طولانی برای شبیه‌سازی پویایی مولکولی در مقیاس سالانه در پیش روی خود داریم. این درحالی است که ما اکنون یک نقطه مشخص برای نگاه کردن به رفتار ویریون آنفلوانزا A در آزمایشگاه داریم. شاید ترکیبات و محلول‌های خاصی بتوانند برای تسریع پایداری در یک‌زمان قابل‌مشاهده به کار روند. ما داده‌های به‌دست‌آمده از آزمایش‌های خود را به‌صورت کاملاً رایگان در اختیار دیگر گروه‌ها قرار می‌دهیم تا شاید بتوانند با ایده‌های جدید از این داده‌ها استفاده کرده و این مدل را بهینه‌سازی کنند.»

در صورت تمایل می‌توانید مقاله کامل این مطلب را به زبان انگلیسی از لینک منبع مشاهده کنید، اگر مقاله رایگان نبود از بخش دانلود رایگان مقالات، مقاله کامل را به صورت PDF دریافت کنید.

منبع: Biophysical Journal

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۱۶-۱۲-۹۳