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Quantitative analysis of hepatitis C NS5A viral protein dynamics on the ER surface

  • Exploring biophysical properties of virus-encoded components and their requirement for virus replication is an exciting new area of interdisciplinary virological research. To date, spatial resolution has only rarely been analyzed in computational/biophysical descriptions of virus replication dynamics. However, it is widely acknowledged that intracellular spatial dependence is a crucial component of virus life cycles. The hepatitis C virus-encoded NS5A protein is an endoplasmatic reticulum (ER)-anchored viral protein and an essential component of the virus replication machinery. Therefore, we simulate NS5A dynamics on realistic reconstructed, curved ER surfaces by means of surface partial differential equations (sPDE) upon unstructured grids. We match the in silico NS5A diffusion constant such that the NS5A sPDE simulation data reproduce experimental NS5A fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) time series data. This parameter estimation yields the NS5A diffusion constant. Such parameters are needed for spatial models of HCV dynamics, which we are developing in parallel but remain qualitative at this stage. Thus, our present study likely provides the first quantitative biophysical description of the movement of a viral component. Our spatio-temporal resolved ansatz paves new ways for understanding intricate spatial-defined processes central to specfic aspects of virus life cycles.

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Verfasserangaben:Markus Michael Knodel, Arne Nägel, Sebastian Reiter, Andreas Vogel, Paul Targett-Adams, John McLauchlan, Eva HerrmannORCiDGND, Gabriel WittumGND
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-457390
DOI:https://doi.org/10.3390/v10010028
ISSN:1999-4915
Pubmed-Id:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29316722
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Viruses
Verlag:MDPI
Verlagsort:Basel
Dokumentart:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache:Englisch
Jahr der Fertigstellung:2018
Datum der Erstveröffentlichung:08.01.2018
Veröffentlichende Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Datum der Freischaltung:22.02.2018
Freies Schlagwort / Tag:(surface) partial differential equations; 3D spatio-temporal resolved mathematical models; Finite Volumes; computational virology; hepatitis C virus (HCV); massively parallel multigrid solvers; parameter estimation; realistic geometries; viral dynamics; within-host viral modelling
Jahrgang:10
Ausgabe / Heft:1, Art. 28
Seitenzahl:26
Erste Seite:1
Letzte Seite:26
Bemerkung:
© 2018 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
HeBIS-PPN:431529698
Institute:Informatik und Mathematik / Informatik
Medizin / Medizin
Wissenschaftliche Zentren und koordinierte Programme / Goethe-Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (G-CSC)
DDC-Klassifikation:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
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