: 9 дек 2011 , Дмитрий Менделеев: «Широко простирает химия руки свои в дела человеческие» , том 41, №5

В 3-D реальности

В феврале 2011 г. на Международном конкурсе научной и инженерной визуализации, ежегодно организуемом журналом Science и Национальным научным фондом (США), победу одержала российская компания Visual Science. Лучшей научной иллюстрацией года было признано изображение трехмерной модели вируса иммунодефицита человека, опубликованное на обложке спецвыпуска журнала Nature Medicine, подготовленного Всемирным центром по разработке вакцин от ВИЧ

Сегодня в молодой отечественной студии научной графики, анимации и моделирования создаются самые разные продукты: от научно-популярных иллюстраций для журналов до пластиковых моделей медико-биологических объектов и схем производств. Среди ее заказчиков много крупных отечественных и зарубежных организаций: Российская академия наук, ОАО «Роснано», МГУ им. М. В. Ломоносова, Королевское общество химии (Великобритания), издательства Elsevier (Нидерланды) и Wiley (США) и многие др.

3-D модель вирусной частицы гриппа A/H1N1, на которой видны поверхностные белки гемагглютинин и нейраминидаза. Строение частицы и плотность белков на ее поверхности соответствует изображениям вируса, полученным методом криоэлектронной микроскопии. Visual Science Что касается модели-призера, то известно, что вирус иммунодефицита человека заражает преимущественно клетки иммунной системы человека, приводя к развитию синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). Размеры этой вирусной частицы варьируют в пределах 100—180 нм. Она окружена мембраной, в которой заякорены поверхностные белковые комплексы. Часть из них кодируется геномом самого вируса, а часть, как и мембрана, захватывается из хозяйской клетки. Мембранные белки ВИЧ позволяют вирусной частице взаимодействовать с рецепторами на поверхности клеток-мишеней. После этого вирусная и клеточная мембраны сливаются, и содержимое вириона попадает внутрь цитоплазмы.

Вирион содержит белковый капсид конической формы, в котором находится геном вируса в виде двух идентичных молекул РНК и ферменты, обеспечивающие его размножение в клетке. Всего геном вируса включает 9 генов, кодирующих 15 различных белков. Внутри частицы ВИЧ помимо вирусных белков находятся также белки, захваченные из клетки-хозяина.

Для создания модели ВИЧ (слева) были использованы результаты более ста научных публикаций по вирусологии, рентгеноструктурному анализу и ЯМР-спектроскопии. Потребовалось графически воссоздать уже известные точные пространственные структуры 17 белков вирусного и клеточного происхождения в различных конформациях (с учетом межбелковых взаимодействий), а также структуры трансмембранных участков ряда белков и их гликозилированных форм. Для моделирования мембраны вирусной частицы было использовано около 160 тыс. изображений молекул липидов восьми видов.

13.01.jpg