Hur proteiner och viruskapslar - komplexa proteinstrukturer som omsluter virusets genetiska material - bildar strukturer nära ett fluktuerande membran simuleras av fysikern Richard Matthews med avancerade beräkningstekniker. Matthews forskar som Lise-Meitner-stipendiat i Computational Physics Group vid universitetet i Wien under ledning av Christos Likos, professor för multiskala beräkningsfysik. Resultaten är relevanta för förståelsen av biofysiska processer och förekommer i den aktuella frågan om Fysiska granskningsbrev .

"I vårt nuvarande dokument presenterar vi nya beräkningsresultat som undersöker hur membran kan påverka viktiga biologiska processer", förklarar Richard Matthews, Lise-Meitner-stipendiat vid universitetet i Wien och första författare till studien. Fokus för undersökningen är självmontering av mikroskopiska partiklar, bildandet av strukturer eller mönster utan mänskligt ingripande. Mer specifikt, effekten av interaktionerna mellan membran och proteiner, som kan påverka bildandet av ordnade strukturer i celler, anses.

Självmontering har blivit ett hett ämne de senaste åren. Många av de mest häpnadsväckande exemplen finns i naturen, från små motorer (t.ex. flagellmotorn) till viruskapslar med perfekta sfäriska former. Många forskare har också försökt förbättra vår förståelse genom att representera montering av sådana strukturer med modeller. För att få tydlig insikt är det att föredra att dessa modeller är så enkla som möjligt. Detta tillvägagångssätt har varit mycket framgångsrikt när det gäller att återge nyckelfunktioner i experiment, samtidigt som de avslöjar nya aspekter. I verkligheten, dessa processer sker inte isolerat och faktiskt, många händer, eller i närheten av, membran, ett faktum som tidigare har försummats i konstruktionen av enkla modeller.

Avancerade simuleringstekniker

Forskningen syftar till att ta reda på de allmänna egenskaperna hos dessa fascinerande system genom att tillämpa toppmoderna simuleringstekniker. Detta kräver att allt beräknas på en dator. På grund av komplexiteten i uppgiften, högpresterande datorer är nödvändiga. "I vårt arbete har vi tillämpat avancerade simuleringstekniker, vilket gjorde att vi kunde se hur interaktioner med ett membran påverkar självmontering ", förklarar Richard Matthews. "Vi bestämde att membran främjar självmontering och finner också att vår modell återger strukturer som är mycket lika dem som ses i naturen."