El VIH-1 se replica de forma similar a un ninja. El virus se desliza a través de la membrana de los glóbulos blancos vitales. En el interior, el VIH-1 copia sus genes y elimina partes para construir una burbuja protectora para sus copias. Los científicos no entienden muchosde los detalles de cómo el VIH-1 puede engañar a las células de nuestro sistema inmunológico de manera tan efectiva. El virus infecta a 1.2 millones de personas en los EE. UU. y 37 millones de personas en todo el mundo en 2018. Las supercomputadoras ayudaron a modelar un componente clave en la cápside protectora contra el VIH-1, quepodría conducir a estrategias para una posible intervención terapéutica en la replicación del VIH-1.
Los científicos descubrieron que el compuesto de inositol hexakisfosfato IP6 natural promueve tanto el ensamblaje como la maduración del VIH-1. "Descubrimos, en colaboración con otros investigadores, que el VIH usa esta pequeña molécula para completar su función", dijo Juan R.Perilla, Departamento de Química y Bioquímica, Universidad de Delaware. "Esta es una molécula que está extremadamente disponible en las células humanas y en otras células de mamíferos. El VIH ha evolucionado para utilizar estas pequeñas moléculas presentes en nuestras células para ser esencialmente infecciosas".coautor del estudio en la revista Naturaleza en agosto de 2018.
Perilla realizó simulaciones de interacciones de fosfato de inositol con proteínas estructurales del VIH CA-CTD-SP1 usando NAMD a través de asignaciones en XSEDE, el Extreme Science and Engineering Environment, financiado por la National Science Foundation. "XSEDE proporciona un marco único que nos permite usarrecursos computacionales que se adaptan a las necesidades de un problema científico en particular. Además, nos beneficiamos de las oportunidades de capacitación en HPC proporcionadas por XSEDE que nos permite desarrollar nuevas herramientas de análisis ", dijo Perilla.
La asignación incluyó tiempo en el sistema Anton2 del Centro de Supercomputación de Pittsburgh para ejecutar simulaciones atomísticas de IP6 enlazado. "Anton2 nos permitió realizar simulaciones a gran escala para probar la estabilidad del conjunto de cápsida inmadura e IP6", dijo Perilla.
A través de XSEDE, el sistema Stampede2 en el Texas Advanced Computing Center ejecutó simulaciones NAMD de los fosfatos de inositol IP3, IP4, IP5 y sus interacciones con las proteínas del VIH CA-CTD-SP1 ". Lo que Stampede2 nos permitió hacer es establecer qué es lo molecularlas interacciones son entre las proteínas del VIH y esta pequeña molécula y para probar la hipótesis de que estaba estabilizando una parte particular de la proteína mediante la dinámica molecular ", dijo Juan Perilla.
"Creo que Stampede2 es una gran máquina, y es extremadamente beneficioso para la comunidad científica tener un recurso como ese disponible en un sistema basado en el mérito. Lo que me gustaría que el público sepa es que es importante que estoshay máquinas disponibles. No son solo un reemplazo de un grupo pequeño. Estas máquinas realmente permiten una nueva ciencia. Si no tuviera máquinas de esta escala, no podría hacer el tipo de ciencia que nosotros hacemos porque nuestros problemas son mayoresde lo que puede tener en un grupo de campus. Realmente necesitamos tener la escala de estas máquinas a disposición de la comunidad científica para permitir el tipo de ciencia que hacemos ", dijo Perilla.
Perilla describió el uso creciente del 'microscopio computacional', la combinación de supercomputadoras con datos de laboratorio ". Con el microscopio computacional, puedes ver cómo se mueven las cosas. Muchas técnicas experimentales son solo una instantánea. Con el microscopio computacional, puedesrealmente ver cómo se mueven las cosas ", dijo.
El modelo de supercomputadora de cómo los bloques de construcción del VIH-1 se mueven en el tiempo hizo una diferencia en este estudio ". Ese descubrimiento abre una puerta para el desarrollo de nuevos tratamientos. Es un objetivo terapéutico. Por eso, lo hace muy atractivo para el fármacodesarrollo y desarrollo terapéutico ", dijo Perilla.
Aún queda mucho por aprender sobre los comportamientos del VIH-1, dijo Perilla. "Somos científicos básicos. La misión de NSF es entender estos sistemas como organismos vivos. La idea general es que queremos entender el virus como un problema biológico".y, en última instancia, este conocimiento se utilizará para derivar la terapéutica ", dijo Perilla.
El estudio, "Los fosfatos de inositol son cofactores de ensamblaje para el VIH-1", se publicó en la revista Naturaleza el 1 de agosto de 2018. Los autores del estudio son Robert A. Dick y Volker M. Vogt de la Universidad de Cornell; Kaneil K. Zadrozny, Jonathan M. Wagner, Barbie K. Ganser-Pornillos y Owen Pornillos de la Universidad de Virginia"Chaoyi Xu" y Juan R. Perilla de la Universidad de Delaware; Florian KM Schur del Laboratorio Europeo de Biología Molecular y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria; Terri D. Lyddon, Marc C. Johnson y Clifton L. Ricana delUniversidad de Missouri. Los Institutos Nacionales de Salud financiaron la investigación. Este trabajo utilizó el Extreme Science and Engineering Discovery Environment, que cuenta con el respaldo de la subvención de la Fundación Nacional de Ciencias OCI-1053575.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin, Centro de Computación Avanzada de Texas . Original escrito por Jorge Salazar. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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