本当に美しい:SARS-CoV-23Dモデルの作り方

目次:

ビデオ: 本当に美しい:SARS-CoV-23Dモデルの作り方

Отличия серверных жестких дисков от десктопных
ビデオ: 【人工衛星破壊】ロシア実験の余波と「極超音速兵器」の動き…宇宙めぐる安全保障【深層NEWS】 2023, 2月
本当に美しい:SARS-CoV-23Dモデルの作り方
本当に美しい:SARS-CoV-23Dモデルの作り方
Anonim

分子生物学者のValeriaArkhipovaとCGIアーティストのAlexeiSolodovnikovが、SARS-CoV-2ウイルスの原子モデルを作成し、アニメーション化しました。 N + 1の要求に応じて、この作業にどれだけの労力と時間がかかり、同時に信頼性と美しさの両方を備えたイメージを構築するために必要なデータを伝えます。

Image
Image

原子モデル(各ボールは原子です)SARS-CoV-2。色は次のことを示します:S-(ターコイズ)、M-(緑)、E-タンパク質(赤)。膜(青)とオリゴ糖(オレンジ)

私たちのウイルスは、シェル分子に加えて(なぜそれらがまさにそのようなものであるのか、以下でより詳細に説明します)、3つのタイプのタンパク質とそれらの表面のオリゴ糖残基から組み立てられます。

Sタンパク質(ターコイズ)、 それらはスパイクタンパク質またはスパイクタンパク質です-それらは細胞に付着するためにウイルスによって使用されます。これらのタンパク質がうまく機能する場合、ウイルスは細胞内に侵入し、細胞内で増殖します。

Mタンパク質(緑) 宿主細胞における新しいビリオンの集合を制御する責任があります。このタンパク質は、他の構造タンパク質が新しいビリオンに組織化される一種の足場であり、「新生児」ビリオンが細胞から抜け出すのにも役立ちます。

Eタンパク質(赤)、他の構造タンパク質と相互作用し、また膜貫通タンパク質であるため、イオンチャネルを形成し、それによって宿主細胞のゴルジ複合体における新しいビリオンの集合を助けます。

しかし オリゴ糖残基(オレンジ) ウイルスの「カモフラージュ」として機能します。それらの後ろに隠れているウイルスは、体の免疫系から隠れています-免疫細胞が糖を含んだエイリアンを認識し、したがって、彼に対する抗体を生成し始めることはより困難です。

他のモデル

パブリックドメインで見られるウイルスの画像は、分子生物学に依存しない芸術的なイラストと、科学的妥当性が美的魅力よりも優先される科学者の作品の2つのタイプに分けられます。

私たちは、これらのアプローチを組み合わせることができると考えました。信頼性を維持すると同時に、画像を豊かにすることです。複雑さと美しさの両方を示します。

ウイルスのどのモデルも、2つの大きな部分で構成されている可能性があります。外側の部分と、ビリオンの内側に隠されている内側の部分です。私たちは(他の多くのように)外側だけを作りました、私たちのウイルスは内側が空です。 「充填」をモデル化するタスクはより困難です。これについては、記事の最後で説明します。

もちろん、私たちは情報の空白の中で働いていませんでした。他のモデルがあります-彼らは私たちにインスピレーションを与え、教えてくれました。同じことをしたか、独自の何かを追加したかったのです。これが私たちが取り組む前に私たちが見たモデルです:

youtube-// www.youtube.com/embed/EoOIc3-UFF4?enablejsapi=1&origin=https%3A%2F%2Fnplus1.ru

ここで、ウイルスの主要なタンパク質の数が大きく異なる可能性があることがわかりました。最新の情報源を優先して、その数を明確にすることに焦点を当てることにしました。

youtube-// www.youtube.com/embed/glTw0a_eyI4?enablejsapi=1&origin=https%3A%2F%2Fnplus1.ru

合計

ウイルスの内部構造のモデル化には関与しませんでした。これは、RNA、Nタンパク質およびその他の要素の約30,000ヌクレオチドです。この作業は、ウイルスの外観をモデル化するよりも困難です。これは主にタンパク質モデルの欠如と、このためにウイルス球の空洞にRNA鎖を詰め込むという重要な問題を解決する必要があるという事実によるものです。

モデルの精度は、分子動力学法を使用することで改善できます。そうすれば、原子自体の動きだけでなく、シェルをより正確に描くことができます。分子動力学法を使用すると、ウイルスの一部の動きと相互作用を、相互に、および外部環境との両方で非常に正確に把握できます。しかし、MDは特別な作業スキルを必要とし、計算リソースを非常に要求します。許容できる時間枠内に作業を完了するために必要な能力がありません。したがって、ウイルスの原子と部分の動きが条件付きで表示されます。

オープンソースでは、Mタンパク質の構造に関する情報は見つかりませんでした。したがって、条件付きでも表示されます。原子のサイズは平均化されます。

すべての作業に約6か月かかりました。主な作業である家事の後、病気や休日の休憩を取り、さまざまなタイムゾーンに合わせて調整し、他のプロジェクトと並行して実施しました。

ウイルスのモデル、それを含む画像、およびその条件付きの動きのアニメーションを取得しました。次は何ですか、それをどうするか、そして利点は何ですか?

まず、それは美しいです。次に、オブジェクトの複雑さを微視的、原子レベルで示します。私たちの仕事は、この複雑さを理解することを可能にします。そして最後に-おそらく最も重要です。私たちのプロジェクトは、一人でもたくさんのことができることを示しています。これは、私たち一人一人ができることを意味します。頑張れ!

参考文献

1. Surya、W.、Li、Y.、Torres、J.LMPGミセルのSARSコロナウイルスEチャネルの構造モデル。 // Biochim。生物物理学。 Acta-Biomembr。 -2018.-Vol。 1860.-N. 6.-P.1309-1317。

2. Koppisetti、RK、Fulcher、YG、Jurkevich、A.、Prior、SH、Xu、J.、Lenoir、M.、Overduin、M.、Van Doren、SR可溶性マトリックスメタロプロテイナーゼによる細胞および膜二重層の両手利き結合- 12.12。 // Nat。コミュン。 -2014.-Vol。 5.-P. 1–14。

3. Hillen、H。S.、Kokic、G.、Farnung、L.、Dienemann、C.、Tegunov、D.、Cramer、P。複製SARS-CoV-2ポリメラーゼの構造。 // 自然。 -2020.-Vol。 584.-N.7819.-P.154-156。

4. Harris、L。J.、Larson、S。B.、Hasel、K。W.、McPherson、A。インタクトなIgG2aモノクローナル抗体の洗練された構造。 //生化学。 -1997.-Vol。 36.-N. 7.-P.1581-1597。

5. Noreng、S.、Bharadwaj、A.、Posert、R.、Yoshioka、C.、Baconguis、I。低温電子顕微鏡によるヒト上皮性ナトリウムチャネルの構造。 //イーライフ。 -2018.-Vol。 7.-P. 1–23。

6.アーモンド、A。、デアンジェリス、P。L。、ブランデル、C。D。ヒアルロン酸:NMRおよびコンピューターモデリングによって決定された局所溶液コンフォメーションは、収縮した左巻きの4つ折りヘリックスに近い。 // J.Mol。 Biol。 -2006.-Vol。 358.-N. 5.-P.1256-1269。

7. Hurdiss、DL、Drulyte、I.、Lang、Y.、Shamorkina、TM、Pronker、MF、van Kuppeveld、FJM、Snijder、J.、de Groot、RJCryo-コロナウイルスのEM構造-HKU1ヘマグルチニンエステラーゼは構造を明らかにする人間の長期循環から生じる変化。 // Nat。コミュン。 -2020.-Vol。 11.-N. 1.-P. 1–10。

8. Yan、Renhong、Yuanyuan Zhang、Yaning Li、Lu Xia、Yingying Guo、Q。Z。全長ヒトACE2によるSARS-CoV-2の認識の構造的基盤。 //科学(80-。)。 -2020.-Vol。 3.-N. 3.-P. 1–8。

9. Javitt、G.、Khmelnitsky、L.、Albert、L.、Bigman、LS、Elad、N.、Morgenstern、D.、Ilani、T.、Levy、Y.、Diskin、R.、Fass、D。ムチンおよびフォンウィルブランド因子ポリマーの集合メカニズム。 //セル。 -2020.-Vol。 183.-N. 3.-P.717-729.e16。

10.ダニエル・ラップ、ニアンシュアン・ワン、キズメキア・S・コーベット、ジョリー・A・ゴールドスミス、チン・リン・シェ、オルブコラ・アビオナ、B・S・G、マクレラン、J・S・クライオ-融合前コンフォメーションの2019-nCoVスパイクのEM構造。 //科学(80-。)。 -2020.-Vol。 21.-N. 1.-P.1-9。

11. Wang、M。Y.、Zhao、R.、Gao、L。J.、Gao、X。F.、Wang、D。P.、Cao、J。M. SARS-CoV-2:構造、生物学、および構造ベースの治療法の開発。 // フロント。細胞。感染する。微生物。 -2020.-Vol。 10.-N. 11月。 -P.1-17。

12. Yao、H.、Song、Y.、Chen、Y.、Wu、N.、Xu、J.、Sun、C.、Zhang、J.、Weng、T.、Zhang、Z.、Wu、Z 。、Cheng、L.、Shi、D.、Lu、X.、Lei、J.、Crispin、M.、Shi、Y.、Li、L.、Li、S.SARS-CoV-2の分子構造ウイルス。 //セル。 -2020.-Vol。 183.-N. 3.-P.730-738.e13。

13. Oostra、M.、de Haan、C。A. M.、de Groot、R。J.、Rottier、P。J.M.重症急性呼吸器症候群コロナウイルストリプルスパニング膜タンパク質3aおよびM.// J.Virolのグリコシル化。 -2006.-Vol。 80.-N. 5.-P.2326-2336。

14. B.W. Neuman、M。J.B.コロナウイルス粒子の超分子構造。 // Adv。ウイルス解像度。 -2020.-Vol。 96.-P. 1–27。

15. Neuman、BW、Kiss、G.、Kunding、AH、Bhella、D.、Baksh、MF、Connelly、S.、Droese、B.、Klaus、JP、Makino、S.、Sawicki、SG、Siddell、SG 、Stamou、DG、Wilson、IA、Kuhn、P.、Buchmeier、MJコロナウイルスの集合と形態におけるMタンパク質の構造解析。 // J.Struct。 Biol。 -2011.-Vol。 174.-N. 1.-P.11-22。

16. Yu、A.、Pak、AJ、He、P.、Monje-Galvan、V.、Casalino、L.、Gaieb、Z.、Dommer、AC、Amaro、RE、Voth、GAマルチスケール粗視化モデルSARS-CoV-2ビリオンの。 //生物物理学。 J.-2021.-Vol。 120.-N. 6.-P.1097-1104。

17. Yao、H.、Song、Y.、Chen、Y.、Wu、N.、Xu、J.、Sun、C.、Zhang、J.、Weng、T.、Zhang、Z.、Wu、Z 。、Cheng、L.、Shi、D.、Lu、X.、Lei、J.、Crispin、M.、Shi、Y.、Li、L.、Li、S.SARS-CoV-2の分子構造ウイルス。 //セル。 -2020.-Vol。 183.-N. 3.-P.730-738。

18. Choi、YK、Cao、Y.、Frank、M.、Woo、H.、Park、SJ、Yeom、MS、Croll、TI、Seok、C.、Im、W。Structure、Dynamics、Receptor Binding、およびウイルス膜における完全にグリコシル化された完全長SARS-CoV-2スパイクタンパク質の抗体結合。 // J.Chem。理論計算。 -2021。-巻。 17.-N. 4.-P.2479-2487。

PDBのタンパク質を使用しました:6vsb、2mls、5x29、6yyt。

トピックによって人気があります