Prima ricostruzione computerizzata di un virus, incluso il suo genoma nativo completo. Questa ricerca aprirà la strada allo studio di processi biologici che attualmente non possono essere completamente esaminati perché manca il genoma
È molto difficile ricostruire computazionalmente un grande complesso biomolecolare nella sua interezza biologica a partire da dati sperimentali. Il modello atomistico risultante non dovrebbe contenere lacune strutturalmente e dovrebbe produrre dinamiche stabili. Ora, un ricercatore della Aston University ha creato la prima ricostruzione computerizzata di un virus, compreso il suo genoma nativo completo.
Sebbene altri ricercatori abbiano creato ricostruzioni simili, questa è la prima a replicare l'esatta struttura chimica e 3D di un virus “vivo”.
La svolta potrebbe aprire la strada alla ricerca di un'alternativa agli antibiotici, riducendo la minaccia della resistenza antibatterica.
La ricerca “Reconstruction and validation of entire virus model with complete genome from mixed resolution cryo-EM density” (1) del dottor Dmitry Nerukh (2), del Dipartimento di matematica del College of Engineering and Physical Sciences dell'Aston University, è pubblicata sulla rivista Faraday Discussions.
La ricerca è stata condotta utilizzando i dati esistenti delle strutture dei virus misurati tramite crio-microscopia elettronica (cryo-EM) e la modellazione computazionale che ha richiesto quasi tre anni nonostante l'utilizzo di supercomputer nel Regno Unito e in Giappone.
La svolta aprirà la strada ai biologi per studiare i processi biologici che attualmente non possono essere esaminati completamente perché il genoma manca nel modello del virus.
Ciò include scoprire come un batteriofago, che è un tipo di virus che infetta i batteri, uccide uno specifico batterio che causa la malattia.
Al momento non è noto come ciò avvenga, ma questo nuovo metodo di creazione di modelli più accurati aprirà ulteriori ricerche sull'uso del batteriofago per uccidere specifici batteri potenzialmente letali.
Ciò potrebbe portare a un trattamento più mirato delle malattie che sono attualmente trattate con antibiotici e quindi contribuire ad affrontare la crescente minaccia per l'uomo della resistenza agli antibiotici.
Il dottor Dmitry Nerukh ha dichiarato: «Fino ad ora nessun altro era stato in grado di costruire un modello del genoma nativo di un intero virus a un livello (atomistico) così dettagliato. La capacità di studiare più chiaramente il genoma all'interno di un virus è incredibilmente importante. Senza il genoma è stato impossibile sapere esattamente come un batteriofago infetta un batterio. Questo sviluppo consentirà ora di aiutare i virologi a rispondere a domande a cui in precedenza non potevano rispondere. Questo potrebbe portare a trattamenti mirati per uccidere i batteri pericolosi per l'uomo e ridurre il problema globale dei batteri resistenti agli antibiotici che nel tempo stanno diventando sempre più gravi».
L'approccio del team alla modellazione ha molte altre potenziali applicazioni. Uno di questi è la creazione di ricostruzioni computazionali per assistere la microscopia crioelettronica, una tecnica utilizzata per esaminare le forme di vita raffreddate a temperature estreme.
Riferimenti:
(2) Dmitry Nerukh
Descrizione foto: Segmento del modello del genoma ricostruito (da rosso a verde a blu), posizionato sopra la spina dorsale crio-EM (bianco). - Credit: Dmitry Nerukh.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Aston University creates world first computational reconstruction of a virus in its biological entirety