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Das Computermodel zeigt die molekulare Struktur des HIV-Kapsides.
Das Computermodel zeigt die molekulare Struktur des HIV-Kapsides.(Foto: GBPublic_PR)

Auf der Suche nach Angriffspunkten: Proteinhülle im HI-Virus exakt simuliert

Die Immunschwächekrankheit AIDS hat bisher Millionen von Menschen weltweit das Leben gekostet. Sie ist auch 30 Jahre nach der Entdeckung des HI-Virus unheilbar. Eine aufwendige Computersimulation deckt nun die Schwachstellen des schnell mutierenden Virus auf molekularer Ebene auf – das lässt hoffen.

Im Kampf gegen das gefährliche Humane Immundefizienz-Virus (HIV) ist es einem Forscherteam der University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC) erstmals gelungen, die chemische Struktur der Proteinhülle des HI-Virus-1 exakt zu entschlüsseln und in einem Computermodell darzustellen. Das meldet das Wissenschaftsmagazin "Nature". Damit haben die Wissenschaftler nicht nur die bisher weltgrößte Computersimulation auf atomarer Ebene erstellt, sondern auch einer neuen Vorgehensweise bei der Bekämpfung des HI-Virus den Weg geebnet.

Modell eines HI-Virus.
Modell eines HI-Virus.

Die Proteinhülle, die auch als Kapsid bezeichnet wird, umschließt das genetische Material des Virus und hat als schützende Hülle eine komplexe Struktur. Beim HI-Virus allerdings sind die Strukturen asymmetrisch und uneinheitlich. Diese Eigenschaften machten es bisher auch unmöglich, die genaue Zusammensetzung und Struktur des HIV-Kapsids auszumachen. Bekannt war nur, dass es sich bei dem HIV-Kapsid um einen Kegelmantel aus Proteinuntereinheiten handelt, die gitterförmig angeordnet sind.

Supercomputer im Einsatz

Mit Hilfe von Hochleistungsgrafikprozessoren und ded Supercomputers "Blue-Waters" konnten die UIUC-Wissenschaftler unter Leitung von Peijun Zhang nun genau  berechnen, wie die insgesamt 1300 Proteine im HIV-Kapsid zusammenpassen. Die Simulation, die mit insgesamt 64 Millionen Atomen arbeitete, betätigte zum einen die Kegelform der Eiweißhülle. Zudem konnten die Wissenschaftler darstellen, wie die Proteinbausteine untereinander  angeordnet sind und wie sie sich zueinander verhalten.

Das neu berechnete Modell der Proteinhülle des HIV-1 macht also die molekulare Zusammensetzung sichtbar. Das Verstehen der Struktur des Kapsids auf dieser Ebene lässt Rückschlüsse auf dessen Stabilität und auch auf dessen Schwachstellen zu. Das wiederum könnte ein Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Medikamente sein, um die Mutationsbildung und Resistenzfähigkeit des Virus zu umgehen.

Werden in Zukunft also Wirkstoffe gefunden, die das Kapsid des HI-Virus oder dessen Funktionstüchtigkeit zerstören, kann sich der Virus im Körper nicht weiter verbreiten und würde schließlich absterben. So könnte eine HIV-Infektion geheilt werden.

Quelle: n-tv.de

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