Coronavirus – What we are doing and how can you help

Le proteine sono macchine molecolari che svolgono molte funzioni che associamo alla vita. Percepisce l’ambiente (ad esempio nel gusto e nell’olfatto), svolgono il lavoro (ad esempio la contrazione muscolare e sdando il cibo) e svolgono ruoli strutturali (ad esempio i capelli). Sono costituiti da una catena lineare di sostanze chimiche chiamate aminoacidi che, in molti casi, si “piegano” spontaneamente in strutture compatte e funzionali. Proprio come qualsiasi altra macchina, è come i componenti di una proteina sono disposti e si muovono che determinano la funzione della proteina. In questo caso, i componenti sono atomi.

I virus hanno anche proteine che usano per sopprimere il nostro sistema immunitario e riprodursi.

Per aiutare ad affrontare il coronavirus, vogliamo capire come funzionano queste proteine virali e come possiamo progettare terapie per fermarle.

Ci sono molti metodi sperimentali per determinare le strutture proteiche. Anche se estremamente potenti, rivelano solo una singola istantanea della forma abituale di una proteina. Ma le proteine hanno un sacco di parti in movimento, quindi vogliamo davvero vedere la proteina in azione. Le strutture che non possiamo vedere sperimentalmente possono essere la chiave per scoprire una nuova terapia.

Utilizzando il calcio come analogia per la situazione sperimentale, è come se si potesse vedere solo i giocatori in fila per lo snap (l’arrangiamento singolo in cui i giocatori trascorrono la maggior parte del tempo) ed erano ciechi al resto della partita.

Vedere una singola struttura di una proteina (a sinistra) è come vedere i giocatori allineati per lo scatto nel calcio. Informazioni importanti, ma manca anche molto. La struttura proteica mostra una sfera per ogni atomo (blu) e frecce rosse che evidenziano il sito di legame di un farmaco in questa proteina.

La nostra specialità è l’utilizzo di simulazioni al computer per comprendere le parti in movimento delle proteine. Osservare come gli atomi in una proteina si muovono l’uno rispetto all’altro è importante perché cattura informazioni preziose che sono inaccessibili con qualsiasi altro mezzo.

Prendendo le strutture sperimentali come punti di partenza, possiamo simulare come tutti gli atomi nella proteina si muovono, riempiendo efficacemente il resto del gioco che gli esperimenti mancano.

Un film che cattura come la proteina mostrata prima si muove è come arrivare a guardare l’intera partita di calcio. In questo caso, vediamo una forma tasca che era assente nella struttura sperimentale.

Ciò può rivelare nuove opportunità terapeutiche. Per esempio, nel nostro recente articolo, abbiamo simulato una proteina del virus Ebola che è tipicamente considerata “non droggera” perché le istantanee degli esperimenti non hanno siti ovvi drogabili. Ma, le nostre simulazioni hanno scoperto una struttura alternativa che ha un sito drogabile. È importante sottolineare che abbiamo poi eseguito esperimenti che hanno confermato la nostra previsione computazionale, e ora sono alla ricerca di farmaci che legano questo sito di legame appena scoperto.

Una struttura sperimentale di una proteina Ebola non ha evidenti siti farmacologici (nessuna sacca profonda tra gli atomi mostrati come sfere). Le nostre simulazioni hanno catturato un movimento che crea un sito potenzialmente drogabile in questa proteina Ebola. Invece di mostrare sfere per ogni atomo, questo cartone animato mostra un nastro che traccia la catena lineare di aminoacidi (sostanze chimiche) la proteina è fatta di.

Vogliamo fare la stessa cosa con il coronavirus.

Diffondere la conoscenza, Opensource

Quando abbiamo finito con la nostra analisi carichiamo i dati qui:

Renderli disponibili al pubblico, in modo che altre persone che lavorano sul campo possano controllare la nostra analisi e chiunque abbia nuovi metodi (ad esempio l’analisi dei dati di apprendimento automatico in continua crescita) possa esaminarli in qualsiasi momento: https://osf.io/2h6p4/wiki/home/ e https://osf.io/dp4cb/wiki/home/

Stiamo anche collaborando con altri laboratori e gruppi esterni al Consorzio Foldingathome per risolvere COVID-19 al più presto.

COSA PUOI FARE

1. Donare la potenza di calcolo:

Scaricare Folding@home e aiutarci a eseguire simulazioni è il modo principale per contribuire. Questi calcoli sono enormi e ogni piccolo aiuto! Ogni simulazione che si esegue è come l’acquisto di un biglietto della lotteria. Più biglietti compriamo, migliori sono le nostre possibilità di vincere il jackpot. Di solito, il computer non sarà mai inattivo, ma abbiamo avuto una risposta così entusiasta al nostro lavoro COVID-19 che vedrete alcuni tempi di inattività intermittenti come ci sprintiamo per impostare più simulazioni. Si prega di essere pazienti con noi! C’è un sacco di scienza preziosa da fare, e stiamo facendo funzionare il più velocemente possibile.

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2) Se non hai computer per contribuire o ti senti particolarmente generoso, puoi anche fare donazioni attraverso la Washington University di St. Louis. Questi fondi sono utilizzati per una serie di scopi, tra cui:

2.1) Supporto della nostra progettazione software e dell’hardware lato server (particolarmente importante in questo momento, poiché scalamo rapidamente!)

2.2) Acquistare composti per testare sperimentalmente sulla base di informazioni provenienti dalle nostre simulazioni.

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