Chercheurs de l'Université du Delaware, en utilisant des ressources de calcul intensif et en collaborant avec des scientifiques de l'Université de l'Indiana, ont acquis une nouvelle compréhension du virus qui cause l'hépatite B et de la « boule hérissée » qui renferme le modèle génétique du virus.

La recherche, qui a été publié en ligne, avant l'impression, par le journal de l'American Chemical Association ACS Biologie Chimique , fournit des informations sur la façon dont la capside, une enveloppe protéique qui protège le plan directeur et entraîne également sa livraison pour infecter une cellule hôte, s'assemble.

Des simulations informatiques réalisées par les scientifiques de l'UD ont étudié les effets d'une mutation qui altère le processus d'assemblage. En collaboration avec des collaborateurs, les chercheurs ont révélé que la région de la protéine qui contient la mutation, la pointe, peut communiquer avec la région de la protéine qui se lie à d'autres sous-unités pour assembler la capside. Ils ont trouvé des preuves qu'un changement dans la forme de la protéine de capside la fait passer dans un état « actif » pour l'assemblage.

Les scientifiques pensent que la capside est une cible importante dans le développement de médicaments pour traiter l'hépatite B, une infection mortelle et incurable qui touche plus de 250 millions de personnes dans le monde.

"La capside ressemble à une boule hérissée, avec 120 dimères de protéines qui s'assemblent pour le former; chaque dimère contient une pointe, " a déclaré Jodi A. Hadden-Périlla, professeur adjoint au département de chimie et de biochimie de l'UD et co-auteur du nouvel article. "La capside est la clé du cycle d'infection virale. Si nous pouvions perturber le processus d'assemblage, le virus ne serait pas capable de produire des copies infectieuses de lui-même."

Les chercheurs de l'Université de l'Indiana avaient étudié les dimères, qui sont en deux parties, Structures moléculaires en forme de T, et enquêter si une mutation pourrait activer ou désactiver un interrupteur pour activer le mécanisme d'assemblage de la capside. Ils ont travaillé avec le groupe de Hadden-Perilla, qui a exécuté des simulations informatiques pour expliquer comment les changements dans la structure de la protéine induits par la mutation ont affecté la capacité de la capside à s'assembler.

"Ce que nous avons appris, c'est que cette mutation perturbe la structure de la pointe au sommet du dimère, " dit Hadden-Perilla. " Cette mutation ralentit l'assemblage, qui implique en fait une région de la protéine qui est loin de la pointe. Il est clair que ces deux régions sont connectées. Un changement dans la forme de la protéine, en particulier à la pointe, peut effectivement activer ou désactiver l'assemblage."

Son équipe a fait son travail en utilisant le supercalculateur Blue Waters soutenu par la National Science Foundation à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, le plus grand supercalculateur de tous les campus universitaires au monde, pour effectuer ce que l'on appelle des simulations de dynamique moléculaire tout atome.

Les simulations de dynamique moléculaire permettent aux chercheurs d'étudier la façon dont les molécules se déplacent afin d'apprendre comment elles remplissent leurs fonctions dans la nature. Les simulations informatiques sont la seule méthode qui peut révéler le mouvement des systèmes moléculaires jusqu'au niveau atomique et sont parfois appelées "microscope informatique".

Le papier, intitulé "L'intégrité de l'interface intradimère du dimère de protéine de capside du virus de l'hépatite B régule l'auto-assemblage de la capside, " peut être consulté sur le site de la revue.

De la Colombie à l'UD

Pour la doctorante Carolina Pérez Segura, un co-auteur de l'article, travailler avec les données des simulations de superordinateur était le genre d'expérience de recherche qui l'a d'abord amenée à l'Université du Delaware, puis l'a incitée à rester.

Elle a examiné de nombreuses simulations et de vastes quantités de données pour étudier l'effet de la mutation et « a fait des découvertes importantes, " Hadden-Perilla a déclaré. "Nous l'avons jetée dans le grand bain de mon tout nouveau groupe de recherche [l'été dernier], et elle a fait un excellent travail."

Pérez Segura est venu à l'UD en tant que participant au programme de recherche d'été latino-américain de l'université. Diplômé de l'Universidad Nacional de Colombia (Université nationale de Colombie), le programme a marqué son premier départ de Colombie et, En effet, son premier voyage en avion. Elle prévoyait de mener des recherches sous le mentorat de Hadden-Perilla pendant quelques mois, puis de rentrer chez elle.

Mais, elle a dit, l'expérience était si significative pour elle qu'elle a annulé son billet d'avion pour rentrer chez elle et est restée travailler comme chercheur invité avec Hadden-Perilla tout en postulant au programme de doctorat en chimie de l'UD. Elle a été acceptée et a commencé ses études au semestre de printemps.

C'est sa fascination pour la chimie computationnelle qui l'a amenée au Delaware, elle a dit, et le travail avec les superordinateurs qui l'a décidée à poursuivre cette recherche.

"Alors que j'étais étudiant en licence, J'ai choisi cette branche de la chimie comme le genre de carrière que je voulais, " a déclaré Pérez Segura, qui a travaillé avec un groupe de recherche dans le domaine, à plus petite échelle, en Colombie. « Quand on m'a présenté l'idée que les mathématiques et la physique peuvent vous aider à comprendre les processus biologiques, Je savais que c'était ce que je voulais faire.

« Je pensais que c'était vraiment incroyable de pouvoir expliquer les processus biologiques avec des nombres et des ordinateurs. Je voulais en savoir plus, et ici, il y a tellement plus d'opportunités de l'apprendre."

Bien que les restrictions sociales et de voyage imposées par la pandémie de coronavirus (COVID-19) aient limité sa capacité à vivre pleinement la vie et la culture américaines, elle a dit que son expérience à l'UD reste très positive. Elle a hâte de pouvoir sortir plus, pratiquer son anglais et se sentir partie prenante de la culture américaine, mais en attendant, elle est occupée par des recherches passionnantes, elle a dit.

Elle travaille également actuellement sur les recherches que Hadden-Perilla mène sur le virus qui cause le COVID-19.

"Il est inhabituel qu'un étudiant soit accepté dans notre programme d'études supérieures 'hors cycle, ' à partir du semestre de printemps, " Hadden-Perilla a déclaré. "Mais Carolina est exceptionnelle."