Белковая оболочка любого вируса защищает его при движении между клетками. При попадании вируса внутрь клетки оболочка раскрывается, подобно троянскому коню, запуская разрушительный механизм ВИЧ.

Разрабатываемые фармацевтами лекарственные препараты препятствуют раскрытию оболочки в клетке - или наоборот, преждевременно раскрывают её вне клетки, чтобы защитные клетки нашего организма уничтожили вирус. Знание структуры оболочки позволит создать подобные препараты и для борьбы с ВИЧ.

Исследователи сумели воспроизвести защитную структуру ВИЧ, применив графическую симуляцию на базе бесплатного программного пакета с открытым кодом.

Сложную графическую симуляцию защитной структуры ВИЧ исследователям помог создать петафлопный суперкомпьютер Blue Waters, который является одним из самых быстрых суперкомпьютеров в мире. Для работы использовался открытый программный пакет для моделирования молекулярной динамики, носящий название NAMD (Not just Another Molecular Dynamics program). NAMD является собственной разработкой лаборатории теоретической и компьютерной биофизики университета штата Иллинойс.

Для получения структуры протеиновой оболочки ВИЧ (называемой капсидом), учёные произвели детализированную симуляцию 100 наносекунд молекулярного движения 4 миллионов атомов, которые образуют 1300 идентичных белков, составляющих капсид ВИЧ.

Симуляция молекулярного движения заключается в применении законов движения к отдельным атомам. Моделируется действие сил притяжения и отталкивания между частицами, благодаря которым возникает их сложное движение. «Вычислительная мощность, использованная для проведения моделирования, стала рекордной за всю историю научных экспериментов - учитывалось взаимодействие 64 миллионов атомов», - сообщил Клаус Шультен, профессор физики университета Иллинойса.

До этого было известно, что атомы белков, составляющих капсид ВИЧ, объединяются в пента- и гексагональные цепочки, придавая протеиновой оболочке форму, схожую с поверхностью футбольного мяча. В результате симуляции с помощью NAMD, учёные выяснили, что таких цепочек 228, из которых 216 имеют гексагональную форму, а 12 - пентагональную.

Фотоиллюстрация