ŽIV: mirtes gniaužtai dar niekada nebuvo tokie gražūs

Balandžio mėnesį paskelbti „autoPACK Visualization Challenge“ nugalėtojai įrodė, kad mokslinės duomenų bazės, naujausia programinė įranga ir meniškumas yra suderinami. Mokslinės iliustracijos yra labai naudingos norint perteikti informaciją ir prikaustyti dėmesį, tad jų vizualizacija – atskira, daugybę lėšų pritraukianti industrija. Konkurso organizatoriai – du lyderiaujantys tyrimų institutai – norėjo, kad ŽIV anatominis modelis ir elgsena žmogaus kraujo serume būtų pristatyta kuo patraukliau bei aiškiau ir tai visuomenę paskatintų atkreipti dėmesį į ŽIV viruso sukeliamą AIDS.

Dailininkui „autoPACK“ kaip pelenei krikštamotė

Viena iš konkurso taisyklių – kuriant naudotis „autoPACK“ papildiniu, sukurtu Molekulinės grafikos institute, Kalifornijoje, kuris gali automatiškai sugeneruoti vieną iš siūlomų ŽIV sandaros modelių. „autoPACK“ yra atviro kodavimo glaudinimo („packing“) algoritmas, dėstantis 3D objektus ant įvairių paviršių:

• parenkami reikalingi fragmentai (schemoje – oranžinė lazdelė ir pilki rutuliukai);
• nurodomas jų procentis pasiskirstymas (6% ir 47%);
• algoritmas išdėsto fragmentus norimoje erdvėje.

„AutoPACK“ yra pritaikomas labai plačiai – nuo meninių disciplinų iki inžinerijos. „CellPACK“ – specializuota „AutoPACK“ versija, pritaikyta biologinėms struktūroms. Įdiegus šį papildinį į 3D vaizdų redagavimo programas (pvz.: „Maya 2011–13“, „3ds Max 2013“, „CINEMA 4D r12–14“ ar „Blender“), galima prisijungti ir gauti reikalingą informaciją iš mokslinių duomenų bazių. Viskas atliekama greitai, tiksliai ir paprastai: „Nereikia iš naujo išradinėti dviračio“, – „PowerCreative“ blog‘e džiaugėsi video filmukų kategorijos pirmos vietos laimėtojas Chris Harkins.

Kas bendro tarp ŽIV ir ateivių?

Alexey Kashpersky – ukrainietis, šiuo metu gyvenantis JAV ir dirbantis „Thomas Direct Studios“ 3D dailininku. Meninko konkurso idėja iš pradžių atsirado ne kompiuterio ekrane, o ant popieriaus lapo: „Daugelį dienų galvojau, kokią reikėtų sukurti kompoziciją, „žaidžiau“ su modeliu. Visi bandymai buvo neįdomūs, todėl pradėjau dirbti kitaip. Nusprendžiau, kad svarbu perteikti ŽIV prigimtį ne tik spalva, bet ir forma. Pradėjau piešti, ieškoti ŽIV charakteristikos ant popieriaus“:

Darbas buvo tęsiamas su „Z-Brush“ programa, skirta virtualiam lipdymui, prijungiant smulkius elementus, sugeneruotus „CellPACK“ papildynio:

Galutinis variantas, pelnęs A. Kashpersky pirmąją vietą paveikslų kategorijoje:

Daugiau dailinko 3D iliustracijų, tokių kaip širdies ir vėžinės ląstelės modeliai, galima rasti čia.

Stačia galva į viruso architektūrą

Filmukų kategorijos nugalėtojas, Chris Harkins, dirba rinkodaros įmonėje „PowerCreative“, kompiuterinius vaizdus kuriančiame skyriuje. Autoriaus teigimu, norint sukurti beveik 2 minučių trukmės fortūną privertusį nusišypsoti filmuką, 16000 rėmelių apdorojimui prireikė net 3 dienų.

Struktūriniai ŽIV duomenys buvo perkelti į vaizdus piešiančią programą, informacija vizualizuojama kaip tam tikra geometrinė forma, kuri gali būti ištempiama ar kaip nors kitaip modifikuojama (raudonai pavaizduota ŽIV RNR – svarbiausias viruso anatominis elementas, būtinas dauginimosi procese):

Galvą teko pasukti ir galvojant apie patrauklią kompoziciją bei vaizdo rakurso pasirinkimą, kad antrame plane judančios kraujo ląstelės nenukreiptų dėmesio nuo centro. Skystyje dalelėms būdingas šiluminis – Brauno – judėjimas, todėl norint kuo tikroviškiau perteikti vaizdą, C. Harkins privalėjo išspręsti problemą, kaip išdėlioti struktūrinius elementus ir kokius efektus reikėtų pritaikyti, kad jie vienas kito neužgožtų:

Filmuko atmosferai paskutinį potėpį suteikė toje pačioje įmonėje besidarbuojantis Joel Eckert, sukūręs garso takelį, kuris vėliau vėliau virto daina „The Virus Inside“.

C. Harkins pristato ŽIV anatominę sandarą. Visas viruso struktūras gaubia išorinis lipidų dvisluoksnis, sintetinamas lipidus paimt iš žmogaus organizmo ląstelių membranų, kai naujai susiformavusios viruso ląstelės ištrūksta iš užkrėstosios ląstelės. Lipidų membranoje lokalizuoti baltymai dalyvauja virusui prisijungiant prie atakuojamosios ląstelės paviršiaus, o po šiuo sluoksniu esantys baltymai reikalingi ankstyviosiose viruso dauginimose stadijose. Trys baltymų grupės – integrazė, HIV-1 proteazė ir atvirkštinė transkriptazė  – nepakeičiamos viruso, patekusio į sveiką ląstelę, dauginimosi metu. Nedidelė baltymų grupė valdo sveikos ląstelės funkcionavimą taip, kad ji nesunaikintų svetimkūnio. Baltymų apvalkalas gaubia ir apsaugo ŽIV genomą. Tam tikri baltymai veikia kaip šaperonai, suvyniodami virusinę RNR į termodinamiškai stabiliausią padėtį. Reguliaciniai viruso baltymai kontroliuoja virusų patekimą į žmogaus ląsteles. Specialūs RNR elementai reikalingi viengrandės virusinės RNR replikacijos pradžios iniciacijai:

[vimeo http://vimeo.com/62635232]

Straipsnio autorė: Monika Jasnauskaitė