Magyar áttörés a molekuláris biológiában: szegedi kutatók először ábrázoltak egy vírus minden egyes atomját
A vírusok világában eddig sosem látott részletességű modell született Magyarországon: a HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont tudósai elsőként alkották meg egy bakteriofág teljes atomi szerkezetét. Ez a hatalmas, közel 20 millió atomból álló virtuális struktúra nemcsak tudományos mérföldkő, hanem új távlatokat is nyit a vírusok kutatásában, a gyógyszerfejlesztésben és a bioinformatikai szimulációk világában.
Mi az a bakteriofág, és miért fontos?
A bakteriofágok – vagy röviden fágok – olyan vírusok, amelyek kizárólag baktériumokat képesek megfertőzni és azok belsejében szaporodni. Ezek a mikroszkopikus lények a Föld legelterjedtebb biológiai entitásai közé tartoznak, jelen vannak mindenhol: talajban, vízben, sőt az emberi szervezetben is. Mivel az emberi sejtekre teljesen ártalmatlanok, de hatékonyan pusztítják a baktériumokat, egyre nagyobb figyelmet kapnak az antibiotikum-rezisztencia elleni küzdelem alternatívájaként is. Ezért a fágok szerkezete, működése és a baktériumokkal való kölcsönhatása rendkívüli érdeklődést vált ki világszerte.
A megvalósítás technikai kihívásai
A tudományos világ számára már régóta nagy kihívást jelent a vírusok teljes atomi szerkezetének pontos modellezése. Az ilyen gigastruktúrák felépítése és vizualizációja hatalmas számítási kapacitást, fejlett szoftvereszközöket és grafikai erőforrásokat igényel. Eddig legfeljebb stilizált, részleges vagy képzeletbeli ábrák léteztek teljes vírusokról. Most azonban a szegedi kutatók a Yasara modellező platformon megalkották a T7 típusú bakteriofág valósághű, atomi pontosságú modelljét.
A digitális konstrukcióban 8 különböző fehérjekomponens, a vírus teljes DNS-e és két lipidmembrán sík is helyet kapott – mindezt közel 20 millió atomból álló rendszerként. A hidrogénatomokat kihagyva is lenyűgöző méretű és részletességű ez a modell, amely a tudományos közösség számára is elérhető egy nyílt hozzáférésű adatbázisban („t7phage” azonosítóval).
Szegedi kutatók világszínvonalon
A projekt kulcsfigurái Teruaki Koto PhD (tudományos munkatárs) és Páli Tibor DSc (a Molekuláris Biofizikai Kutatócsoport vezetője), akik több mint egy éven át dolgoztak a modell elkészítésén. A Yasara Biosciences GmbH-val való együttműködés lehetővé tette a hibák gyors javítását, új szoftveres funkciók fejlesztését, és a teljes rendszer stabil működését. A munkát a HUN-REN Cloud szuperszámítógépes infrastruktúra és a SZBK központi bioinformatikai laboratóriuma támogatta.
Mit tud a modell?
A T7 fág modellje nemcsak vizuális látványosság, hanem komplex tudományos eszköz is. Felhasználható például:
- szerkezeti analízisekhez,
- durvaszemcsés szimulációkhoz,
- atomi szintű vizualizációkhoz,
- részstruktúrák kiemeléséhez vagy
- fehérje-membrán kölcsönhatások vizsgálatához.
A modellt a kutatók folyamatosan frissítik, amint új, kísérletes szerkezeti adatok válnak elérhetővé.
Mi jön ezután?
A csapat tervei szerint a hiányzó farokszál-fehérje régiókat jóslásos úton pótolják, amíg kísérleti adatok nem állnak rendelkezésre. Emellett már készül egy másik bakteriofág teljes atomi modellje is, miközben tovább kutatják a vírusfehérjék és a membránok közötti kölcsönhatásokat. A felfedezéseik első bemutatkozása a HUN-REN SZBK által szervezett Straub Napokon (2025. május 20–21.) lesz.
A kutatásról bővebben a HUN-REN hivatalos oldalán olvashat
