technology news,  Гаджеты,  Главная,  Новости,  Программы

Суперкомпьютерное моделирование показало новую цель в репликации HIV-1

XSEDE Anton2, модели систем Stampede2 Инозитол фосфата взаимодействия с HIV-1 структурные белки.

HIV-1 размножается ниндзя-подобными способами. Вирус проскальзывает через мембрану жизненно важных белых кровяных телец. Внутри HIV-1 копирует свои гены и очищает их части, чтобы создать защитный пузырь для своих копий. Ученые не понимают многих деталей того, как HIV-1 может так эффективно обмануть клетки нашей иммунной системы. В 2018 году вирус поразит 1,2 миллиона человек в США и 37 миллионов человек во всем мире. Суперкомпьютеры помогли смоделировать ключевой строительный блок в защитном капсиде HIV-1, который смог привести к стратегиям для потенциальной терапевтической интервенции в репликации HIV-1.

Ученые обнаружили, что природное соединение инозитол гексакисфосфат (IP6) способствует как сборке, так и созреванию HIV-1. ” В сотрудничестве с другими исследователями мы обнаружили, что HIV-1 использует эту маленькую молекулу для завершения своей функции», — сказал Хуан р. Перилла, факультет химии и биохимии, Университет штата Делавэр. «Это молекула, которая чрезвычайно доступна в человеческих клетках и в других клетках млекопитающих. HIV-1 эволюционировал для того чтобы использовать эти малые молекулы присутствующие в наших клетках существенно для того чтобы быть заразен. Перилла является соавтором исследования в журнале Nature в августе 2018 года.

Perilla побежал имитации взаимодействий фосфата инозитола с протеинами CA-CTD-SP1 HIV-1структурными используя NAMD через распределения на XSEDE, весьма окружающей среде науки и Инженерства, фондированной Национальным Учредительством науки. «XSEDE предоставляет уникальную структуру, которая позволяет нам использовать вычислительные ресурсы, адаптированные к потребностям конкретной научной проблемы. Кроме того, мы пользуемся возможностями обучения HPC, предоставляемыми XSEDE, что позволяет нам разрабатывать новые инструменты анализа”, — сказал Перилла. Распределение включало время на системе Anton2 Питтсбургского Суперкомпьютерного центра для запуска атомистического моделирования связанного IP6. «Anton2 позволил нам выполнить масштабное моделирование для проверки стабильности незрелой сборки capsid и IP6″, — сказал Перилла.

Модель. A, Диаграмма HIV-1 Gag. Пунктирными линиями обозначены места расщепления протеаз. B, Диаграмма организации Рвотного синдрома в незрелых вирионах (слева). После расщепления Кляпа протеазой (то есть созревания), CA реорганизуется, образуя зрелое ядро вокруг вирусной РНК (справа). C, d, поверхностные представления ГЕКСАМЕРОВ CASP1 и CA в незрелом (c) и зрелом вирусе (d), с IP6, показанным на его сайтах связывания. Заметная перестройка СА при созревании очевидна, как и изменение сайта связывания IP6 между незрелыми и зрелыми вирусами. CA NTD, синий; CA CTD, оранжевый; 6HB, фиолетовый; IP6 , красный. Изображение предоставлено Perilla et al.

Через XSEDE система Stampede2 в Техасском передовом Вычислительном центре провела моделирование NAMD фосфатов Инозитола IP3, IP4, IP5 и их взаимодействия с белками HIV CA-CTD-SP1. ” Stampede2 позволил нам установить молекулярные взаимодействия между белками HIV-1 и этой маленькой молекулой и проверить гипотезу о том, что она стабилизирует определенную часть белка, используя молекулярную динамику», — сказал Хуан Перилла.

“Я думаю, что Stampede2-отличная машина,и для научного сообщества чрезвычайно полезно иметь такой ресурс, доступный в системе, основанной на заслугах. Я хотел бы, чтобы общественность знала, что важно, чтобы эти крупномасштабные машины были доступны. Они являются не просто заменой небольшого кластера. Эти машины действительно позволяют новую науку. Если бы у вас не было машин такого масштаба, вы бы не смогли заниматься наукой, которую мы делаем, потому что наши проблемы больше, чем вы можете иметь в кластере кампуса. Нам действительно нужно, чтобы масштабы этих машин были доступны научному сообществу, чтобы обеспечить такую науку, которую мы делаем”, — сказал Перилла.

Перилла описал растущее использование «вычислительного микроскопа», комбинации суперкомпьютеров с лабораторными данными. «С помощью вычислительного микроскопа можно увидеть, как все движется. Многие экспериментальные методы — это просто снимок. С помощью вычислительного микроскопа вы можете увидеть, как все движется», — сказал он.

Вид сбоку пачки 6-helix показывая 2 кольца Lys290 и (cyan) с прыгнутым IP6 в середине. Пачка которая держит совместно hexamer Кляпа и облегчает образование изогнутой неполовозрелой шестиугольной решетки под вирусной мембраной. Изображение предоставлено Perilla et al.

Суперкомпьютерное моделирование того, как строительные блоки HIV-1 двигаются во времени, сыграло важную роль в этом исследовании. “Это открытие открывает двери для разработки новых методов лечения. Это терапевтическая мишень. Из-за этого он делает его очень привлекательным для разработки лекарств и терапевтического развития”, — сказал Перилла.

По словам Периллы, многое еще предстоит узнать о поведении HIV-1. “Мы фундаментальные ученые. Миссия NSF-понять эти системы как живые организмы. Общая идея заключается в том, что мы хотим понять вирус как биологическую проблему, и в конечном итоге эти знания будут использоваться для получения терапевтических средств”, — сказал Перилла.

Исследование «Инозитолфосфаты являются кофакторами сборки для HIV-1», было опубликовано в журнале Nature 1 августа 2018 года. Авторы исследования Роберт А. Дик и Фолькер М. Фогт из Корнельского университета; Kaneil К. Zadrozny, Джонатан М. Вагнер, Барби К. Гансер-Pornillos, и Оуэн Pornillos университета Вирджинии; Chaoyi и Сюй Хуан р. Перилла из Университета штата Делавэр; Флориан К. М. Шур из Европейской лаборатории молекулярной биологии и Института науки и технологий Австрии; Терри Д. Lyddon, Марк Э. Джонсон, Клифтон л. Ricana из Университета Миссури. Национальные институты здоровья фондировали исследование. В этой работе использована Среда экстремальных научных и инженерных открытий, которая поддерживается грантом Национального научного Фонда № Оки-1053575.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *