Il fisico Richard Matthews ha simulato con tecniche computazionali avanzate il modo in cui proteine ​​e capsidi virali - strutture proteiche complesse che racchiudono il materiale genetico dei virus - formano strutture vicino a una membrana fluttuante. Matthews svolge attività di ricerca come Lise-Meitner-Fellow nel Computational Physics Group dell'Università di Vienna sotto la direzione di Christos Likos, professore di Fisica Computazionale Multiscala. I risultati sono rilevanti per la comprensione dei processi biofisici e compaiono nell'attuale numero di Lettere di revisione fisica .

"Nel nostro articolo attuale presentiamo nuovi risultati computazionali che esplorano come le membrane possono influenzare processi biologici cruciali", spiega Richard Matthews, Lise-Meitner-Fellow dell'Università di Vienna e prima autrice dello studio. Il focus dell'indagine è l'autoassemblaggio di particelle microscopiche, la formazione di strutture o modelli senza intervento umano. Più specificamente, l'effetto delle interazioni tra membrane e proteine, che possono influenzare la formazione di strutture ordinate nelle cellule, è considerato.

L'autoassemblaggio è diventato un tema caldo negli ultimi anni. Molti degli esempi più sorprendenti si trovano in natura, dai minuscoli motori (es. il motore del flagello) ai capsidi virali con perfette forme sferiche. Molti ricercatori hanno anche cercato di migliorare la nostra comprensione rappresentando l'assemblaggio di tali strutture con modelli. Per avere una visione chiara è preferibile che questi modelli siano il più semplici possibile. Questo approccio ha avuto molto successo nel riprodurre le caratteristiche chiave degli esperimenti, scoprendo anche nuovi aspetti. In realtà, questi processi non si verificano isolatamente e, infatti, molti accadono su, o nelle vicinanze di, membrane, un fatto che è stato precedentemente trascurato nella costruzione di modelli semplici.

Tecniche di simulazione avanzate

La ricerca mira a scoprire le proprietà generali di questi affascinanti sistemi applicando tecniche di simulazione all'avanguardia. Ciò richiede che tutto venga calcolato su un computer. Data la complessità del compito, sono necessari computer ad alte prestazioni. "Nel nostro lavoro abbiamo applicato tecniche di simulazione avanzate, che ci ha permesso di vedere come le interazioni con una membrana influenzino l'autoassemblaggio", spiega Richard Matthews. "Abbiamo stabilito che le membrane promuovono l'autoassemblaggio e abbiamo anche scoperto che il nostro modello riproduce strutture molto simili a quelle viste in natura".