Kaynak: https://news.illinois.edu/view/6367/1225147035
Yazar : Liz Ahlberg Touchstone
University of Illinois Urbana-Champaign araştırmacıları 26 milyon atomdan oluşan bir bilgisayar modeli oluşturarak bir DNA virüsünün yapısını ve DNA dinamiklerini daha iyi anlamamızı sağlayarak hem yeni araştırma kapıları araladılar hem de ilaç araştırmaları için olası hedefleri belirlediler.
Bir virüsle savaşmak için onunla ilgili her şeyi bilmeniz gerekir. Bileşenler açısından orada ne olduğunu biliyoruz ama bu bileşenlerin nasıl organize olduğunu bilmiyoruz.
Virüsler DNA ya da RNA’dan müteşekkil genetik materyallerini kapsid adı verilen içi boş bir parçacık içinde paketlenmiş halde tutarlar. Birçok içi boş kapsidin yapısı tanımlanmış olsa da içi genetik materyalle dolu bir kapsidin yapısı hala anlaşılamamıştır.
Tam paketlenmiş bir viral genomu incelemek için araştırmacılar ilk önce HK971 adı verilen, bakterileri enfekte eden bir virüsü incelediler. Bu virüs daha önce çeşitli deneylerle çok iyi çalışılmış bir virüs olduğu için Illinoi grubu yaptıkları simülasyonların önceki çalışmalarla kıyasını yapabilecekti.
“Deneylerden kapsidin bir geçidi (portalı) olduğunu ve orada DNA’yı içeri iten bir motor protein olduğunu biliyoruz. Ayrıca literatürden kapsidin yapısını da biliyoruz. Genetik sekansı da biliyoruz ancak kapsidin içinde paketlenmiş genetik materyalin yapısını bilmiyorduk. “
Paketlenmiş genomun yapısal dinamiklerinin ortaya çıkarılması çeşitli açılardan araştırmacıları zorladı. Henüz deneysel olarak gözlenemediği için simülasyon için bir süperbilgisayar gerekli oldu. Bununla birlikte, bir simülasyon çok kısa bir süre için çok fazla ayrıntı gösterebileceği gibi, daha uzun bir süre için daha az ayrıntı gösterebilir.
Illinois grubu DNA’yı simüle etmek için bir multiresolution(çoklu çözünürlüklü) çözümü geliştirdi; probleme çözünürlüğün farklı seviyelerinden ve farklı zaman uzunluklarından bakıp sonra tüm bu bilgiyi bir arada yorumlayıp prosesin bütüncül bir resmini ortaya çıkardılar. Önceden kullanılıp doğrulanmış DNA katlanmasını (origami) içeren deneyler, HK97’ye çoklu çözünürlük yaklaşımı için kullanıldı. Sonuç; hem bir viral DNA paketlenme prosesine hem de kapsid içinde tamamem katlanmışken yapısal özelliklerine ve dalgalanmalara (fluctuations) atom düzeyinde ilk bakışı ortaya çıkardı.
Çalışmanın sonucunda DNA’nın kapsid içine itilirken dönüşlü döngüler oluşturduğunu gören araştırmacılar bunun önemli bir bulgu olduğunu, çünkü DNA’nın bu yapısının ökaryotik hücrelerdeki organizasyonuna benzer olduğunu bildirdiler. Ayırca bulgularda DNA’nın kendisini kapsidin topolojisine uygun domainler halinde organize ettiği görüldü. Süreç, simüle edilen her parçacıkta biraz farklı döngü konfigürasyonları ve DNA topolojisi ile sonuçlandı.
Bu farklılıklar gösterdi ki; kendine özgülük sadece hayvanlara ya da bitkilere özgün değil, gen kopyalayan yapıların en ilkel formu olan virüslere kadar uzanmaktadır. Bu sonuç virüslerin enfekte etme süreçlerine ve virüsler arasındaki bu farklılıkların enfeksiyon yapma yeteneklerine ilişkin yeni bir bakış açısı kazandırıyor.
Aleksei Aksimentiev
Simülasyonlar; kapsidin şeklini oluşturan özellikle ka kenar ve köşelerindeki yapısal özellik ve kusurların, kapsidin içindeki DNA üzerinde muazzam etkide bulunduğunu gösterdi. Bu gerçekler, ilaç geliştirmede potansiyel hedefler olabilirler.
Fotoğraf : Fred Zwicky
BİTKİ SAĞLIĞI 