Ученые Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), расположенного в Новосибирске, добились значительного прогресса в изучении вирусов, переносимых клещами и вызывающих заболевания у людей. Исследователи определили пространственную структуру ряда белков трех недавно обнаруженных в Китае и Японии вирусов. Эти вирусы вызывают у инфицированных людей такие симптомы, как лихорадка, снижение уровня тромбоцитов и лейкоцитов в крови, а также нарушения в работе печени.

По словам представителей пресс-службы «СКИФ», разработанная учеными программа позволила сопоставить экспериментальные данные о структуре белков этих вирусов с моделями, предсказанными нейронными сетями. Это значительно ускорило процесс отбора целевых кандидатов из предсказанных структур. Полученные данные позволят углубить понимание жизненного цикла исследуемых вирусов и, как следствие, ускорить разработку эффективных лекарственных препаратов и вакцин.

Для анализа траекторий движения атомов в белках вирусов ученые использовали методы компьютерного моделирования. Определение форм этих молекул проводилось в Шанхайском центре синхротронного излучения (SSRF). Использование нейросетей AlphaFold, RoseTTAFold и Chain-1 позволило предсказать различные варианты структур белков, которые затем сравнивались с экспериментальными данными, полученными с помощью разработанной исследователями программы на основе малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР).

Понимание структуры белков имеет решающее значение для понимания функционирования живых организмов, механизмов развития заболеваний, а также для разработки лекарств и вакцин.

Стоит отметить, что ЦКП «СКИФ» является ключевым элементом ускорительного комплекса. Накопительное кольцо синхротрона играет важную роль в работе центра. Кроме того, СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

Разработка 3D-моделей также применяется для изучения других вирусов, например, SARS-CoV-2, вызывающий коронавирус. Ученые считают, что такие модели помогают понять механизм работы вируса и разрабатывать новые типы лекарств. Для воссоздания структуры белка, особенно участков, связанных с мембраной, часто используется компьютерное моделирование. Алгоритмы помогают подобрать структуры из баз данных и скорректировать модели с учетом результатов, полученных с помощью специальных программ.

Новый подход к созданию лекарств, основанный на компьютерном моделировании, также применяется для изучения других вирусов. Этот подход позволяет изучать, как вирусные белки меняют форму, и создавать лекарства, которые смогут блокировать вирус.

В целом, исследования, проводимые учеными ЦКП «СКИФ» и другими научными группами, открывают новые перспективы в борьбе с вирусными инфекциями и разработке эффективных методов их лечения и профилактики.