На вопросы ответили основатель студии Visual Science Иван Константинов и научный консультант проекта Юрий Стефанов.
— Что нужно, чтобы создать модель вируса с такой высокой детализацией?
— Работа включает несколько этапов. Мы начинаем с обзора, анализа и систематизации доступной научной информации о строении вируса. Важно понять, что известно про размеры и морфологию частицы, типы белков и других молекул, в нее входящих, их количество, структуру и взаимодействия. Тут часто приходится консультироваться со структурными вирусологами, которые занимаются этим конкретным вирусом непосредственно. Кроме того, мы часто используем данные криоэлектронной микроскопии и 3D-реконструкции структур на ее основе. Это очень мощный инструмент, с его применением делаются красивые и интересные публикации.
— Неужели все вирусы, модели которых вы уже создали, настолько хорошо изучены?
— Есть вирусы, которые изучены лучше, а есть такие, про которые известно относительно мало. Самая распространенная проблема — отсутствие данных по полным структурам отдельных белков и их комплексов, которые ученые получают при помощи рентгеноструктурного анализа, ЯМР-спектроскопии и криоэлектронной микроскопии. К счастью, в большинстве случаев можно эти структуры смоделировать, используя методы структурной биоинформатики. После того как получены все модели отдельных составных частей и поняты взаимодействия между ними, происходит сборка полной частицы в средах для трехмерного моделирования. Собранная модель визуализируется, на ее основе создаются иллюстрации, 3D-плагины, видео.
Модель вируса гриппа. Изображение студии Visual Science
— Но вирусом Зика ученые заинтересовались совсем недавно (причиной стала эпидемия вызванной вирусом лихорадки и ее неизвестное ранее последствие — микроцефалия у младенцев, рожденных от переболевших матерей. Подробнее о болезни и ее стремительном распространении можно прочитать тут). Вряд ли за несколько месяцев удалось накопить достаточно данных для такой детальной модели.
— Вирус Зика изучен довольно плохо со структурной точки зрения, однако хорошо изучены многие его родственники (например, вирус Денге), на основе данных о котором можно с неплохой достоверностью моделировать белки вируса Зика. В таких ситуациях возможности биомедицинской визуализации и моделирования особенно востребованы.
— Возможно ли как-то проверить, что ваша модель действительно отражает реальное строение вируса?
— Фактически наши модели являются научным обзором, выполненным в графической форме. Чем больше сведений накоплено учеными, тем точнее и полнее обзор.Разумеется, по мере накопления новых данных о тех или иных компонентах или аспектах строения вирусов какие-то сведения, которые не были точно известны, когда мы создавали модель, проясняются и уточняются. Мы планируем по мере того, как будут появляться новые данные, делать уточненные версии моделей.
— Можно ли публиковать полученные вами в ходе работы над моделью данные в научных журналах? Ведь по сути вы проделываете вполне себе полноценное исследование?
— Все же это в большей степени обзор, нежели самостоятельное исследование. Хотя нам попадались статьи в научных журналах, в которых ученые моделируют или рассчитывают динамику целых вирусных частиц. Некоторые из них прибегали к существенно большим упрощениям и допущениям, чем мы. Так или иначе, хорошая научная работа все же подразумевает выход на какой-то практический результат. В случае с вирусами это может быть, например, описание взаимодействия вирусных белков с лигандами, которые являются потенциальными лекарствами от этого вируса. Мы ставим перед собой несколько другие задачи.
Модель аденовируса. Изображение студии Visual Science
— Как вы выбираете цвета для разных частей модели? Что они означают? Ведь говорить об обычном цвете при таком разрешении не приходится.
— Во всех вирусах Viral Park (проект Visual Science по созданию 3D-моделей самых важных вирусов) принята такая схема: оттенками серого показываем компоненты, которые вирус берет из клетки хозяина (человека). Оттенками других цвета (для каждого вируса он свой) — то, что кодируется геномом самого вируса.
Читать дальше.
Комментарии:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв