Comment les protéines et les capsides virales - des structures protéiques complexes qui enveloppent le matériel génétique des virus - forment des structures proches d'une membrane fluctuante est simulée par le physicien Richard Matthews avec des techniques informatiques avancées. Matthews effectue des recherches en tant que Lise-Meitner-Fellow dans le Computational Physics Group de l'Université de Vienne sous la direction de Christos Likos, professeur de physique computationnelle multi-échelles. Les résultats sont pertinents pour la compréhension des processus biophysiques et apparaissent dans le numéro actuel de Lettres d'examen physique .

"Dans notre article actuel, nous présentons de nouveaux résultats informatiques qui explorent comment les membranes peuvent influencer des processus biologiques cruciaux", explique Richard Matthews, Lise-Meitner-Fellow à l'Université de Vienne et premier auteur de l'étude. L'objectif de l'enquête est l'auto-assemblage de particules microscopiques, la formation de structures ou de modèles sans intervention humaine. Plus précisement, l'effet des interactions entre membranes et protéines, qui peuvent influencer la formation de structures ordonnées dans les cellules, est considéré.

L'auto-assemblage est devenu un sujet brûlant ces dernières années. Bon nombre des exemples les plus étonnants se trouvent dans la nature, des minuscules moteurs (par exemple le moteur du flagelle) aux capsides virales aux formes sphériques parfaites. De nombreux chercheurs ont également tenté d'améliorer notre compréhension en représentant l'assemblage de telles structures avec des modèles. Afin d'avoir une idée claire, il est préférable que ces modèles soient aussi simples que possible. Cette approche a très bien réussi à reproduire les principales caractéristiques des expériences, tout en découvrant de nouveaux aspects. En réalité, ces processus ne se produisent pas isolément et, En réalité, beaucoup se produisent, ou à proximité de, membranes, un fait qui a été précédemment négligé dans la construction de modèles simples.

Techniques de simulation avancées

La recherche vise à découvrir les propriétés générales de ces systèmes fascinants en appliquant des techniques de simulation de pointe. Cela nécessite que tout soit calculé sur un ordinateur. En raison de la complexité de la tâche, des ordinateurs hautes performances sont nécessaires. « Dans notre travail, nous avons appliqué des techniques de simulation avancées, qui nous a permis de voir comment les interactions avec une membrane influencent l'auto-assemblage", explique Richard Matthews. "Nous avons déterminé que les membranes favorisent l'auto-assemblage et constatons également que notre modèle reproduit des structures très similaires à celles observées dans la nature."