Ny indsigt i membranassisteret selvmontering

Hvordan proteiner og viruscapsider - komplekse proteinstrukturer, der omslutter viruss genetiske materiale - danner strukturer tæt på en fluktuerende membran, simuleres af fysiker Richard Matthews med avancerede beregningsteknikker. Matthews udfører forskning som Lise-Meitner-stipendiat i Computational Physics Group ved universitetet i Wien under ledelse af Christos Likos, professor i Multiscale Computational Physics. Resultaterne er relevante for forståelsen af ​​biofysiske processer og fremgår af det aktuelle nummer af Fysiske anmeldelsesbreve .

"I vores nuværende papir præsenterer vi nye beregningsresultater, der undersøger, hvordan membraner kan påvirke afgørende biologiske processer", forklarer Richard Matthews, Lise-Meitner-stipendiat ved universitetet i Wien og førsteforfatter af undersøgelsen. Fokus for undersøgelsen er selvsamling af mikroskopiske partikler, dannelsen af ​​strukturer eller mønstre uden menneskelig indgriben. Mere specifikt, virkningen af ​​interaktioner mellem membraner og proteiner, som kan påvirke dannelsen af ​​ordnede strukturer i celler, anses.

Selvsamling er blevet et varmt emne de seneste år. Mange af de mest forbløffende eksempler findes i naturen, fra bittesmå motorer (f.eks. flagelmotoren) til viruskapsider med perfekte sfæriske former. Mange forskere har også forsøgt at forbedre vores forståelse ved at repræsentere samlingen af ​​sådanne strukturer med modeller. For at opnå klar indsigt er det at foretrække, at disse modeller er så enkle som muligt. Denne tilgang har haft stor succes med at reproducere nøgletræk ved eksperimenter, samtidig med at man afdækker nye aspekter. I virkeligheden, disse processer forekommer ikke isoleret, og faktisk, mange sker på, eller i nærheden af, membraner, en kendsgerning, der tidligere er blevet negligeret i konstruktionen af ​​simple modeller.

Avancerede simuleringsteknikker

Forskningen sigter mod at finde ud af de generelle egenskaber ved disse fascinerende systemer ved at anvende avancerede simuleringsteknikker. Dette kræver, at alt skal beregnes på en computer. På grund af opgavens kompleksitet, højtydende computere er nødvendige. "I vores arbejde har vi anvendt avancerede simuleringsteknikker, som gjorde det muligt for os at se, hvordan interaktioner med en membran påvirker selvsamling", forklarer Richard Matthews. "Vi fandt ud af, at membraner fremmer selvsamling og finder også ud af, at vores model gengiver strukturer, der ligner meget dem, der ses i naturen."