Stampede2, Bridges-simuleringer viser svage punkter i ebola-virusnukleocapsid

Forskere ved University of California, San Diego, har brugt Stampede2-supercomputeren ved Texas Advanced Computing Center (TACC) til at køre detaljerede simuleringer af ebola-virusets nukleocapsidprotein, hvilket afslører indsigt, der kunne hjælpe med at designe nye lægemidler.

Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Structure, viser, hvordan dette særlige protein ændrer form, når virussen inficerer en celle, og identificerer mulige mål for potentielle terapier.

"Nukleocapsidproteinet fra Ebola-virussen spiller en vigtig rolle i virusreplikationsprocessen," siger studieleder Rumela Chakrabarti, en bioingeniør og adjungeret professor ved UC San Diego Jacobs School of Engineering og Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. "Dette protein indkapsler virusets genetiske materiale. Det er som bobleplast til virus-RNA'et, der beskytter det mod skader og mod cellens immunrespons. Jo mere vi forstår strukturen af ​​dette protein og hvordan det fungerer, jo større chance har vi for at finde nye måder at behandle virussen på."

Chakrabarti og hendes team valgte at undersøge Ebola-nukleocapsidproteinet ved hjælp af specialiserede simuleringer kaldet "enhanced sampling" molekylær dynamik. Denne beregningsmæssige tilgang giver forskere mulighed for at simulere bevægelserne af individuelle atomer i proteinet, afsløre, hvordan proteinet ændrer sig over tid og afsløre svage punkter i proteinstrukturen.

Holdet kørte disse omfattende computersimuleringer på Stampede2. Forskerne siger, at de havde brug for kraften og skalerbarheden af ​​Stampede2 for at kunne køre tusindvis af simuleringer, som hver især tog flere dage.

"Stampede2-systemet gjorde det muligt for os at simulere store konformationelle ændringer af proteinstrukturen, hvilket giver indsigt i, hvordan det kan opføre sig inde i en inficeret celle," siger Chakrabarti.

Simuleringerne afslørede flere mulige mål for potentielle nye terapier, herunder de fleksible områder af proteinet, der ændrer sig mest under infektion. Disse områder kan være målrettet af små molekyler eller antistoffer, hvilket forhindrer dem i at udføre deres funktion og i sidste ende beskytte værtscellen mod infektion.

"Vores næste skridt vil være at designe specifikke lægemidler eller lægemiddellignende molekyler, der kan binde til disse lommer for at reducere viral replikation og infektivitet," siger Chakrabarti.

Denne forskning blev delvist støttet af National Institutes of Health og Department of Defense. Beregninger blev udført på Stampede2-systemet ved TACC.