新型コロナウイルス－私たちが行っていること、あなたが手助けできること

タンパク質は、生命に関わるたくさんの働きをする分子機械です。彼らは環境（例：味や匂い）を感じ取り、仕事（例：筋肉の収縮や食物の分解）を行い、構造としての役割（例：髪の毛）も果たします。タンパク質はアミノ酸と呼ばれる化学物質の鎖からできており、多くの場合、自然と小さくて機能的な構造に“折りたたまれ”ます。他の機械と同様に、タンパク質の機能を決めるのは、タンパク質の部品がどのように配置され、動くかです。タンパク質の場合、部品とは原子のことです。

ウイルスも同じく、私たちの免疫系を抑制し、自らを複製するためにタンパク質を持っています。

新型コロナウイルスへの取り組みを支援するために、私たちはこれらのウイルスタンパク質がどのように働き、ウイルスを止めるための治療法をどのように設計できるか理解したいのです。

タンパク質の構造を決める実験的な方法はたくさんあります。それらは非常に強力ですが、タンパク質が通常とる形状の一瞬の姿しか明らかにできません。タンパク質には多くの可動部があり、本当は動いている姿が見たいのです。実験的には確認できない構造が、新たな治療法を発見する鍵になるかもしれません。

実験でわかることをアメリカンフットボールに例えると、スナップ（攻撃開始前、ボールを投げる瞬間）に向けて一列に並んでいる選手しか見ることができず、試合の残りは見られないようなものです。

タンパク質の単一の構造（左）を見ているのは、スナップに向けて並ぶ選手を見ているのと同じです。それも重要な情報ですが、不足も多いのです。タンパク質の構造図では、青い球がそれぞれの原子を、赤い矢印が薬と結合可能な部位を示しています。

私たちは、タンパク質の可動部を理解するためのコンピューターシミュレーションの専門家です。タンパク質の原子がお互いにどう動くかを見ることは、他の手段ではたどり着けない貴重な情報を得られるので重要です。

実験で得られた構造を出発点に、私たちはタンパク質の全ての原子がどのように動くかをシミュレーションし、実験で見逃していた残りの情報を効果的に得られます。

http://www.youtube.com/watch?v=NTLU1anxe8c&

上の動画ではタンパク質がどのように動くかが捉えられており、例えるならアメリカンフットボールの試合全てを見られるのと同様です。この場合、実験的な構造にはなかったポケット状の部位を発見できました。

こういったシミュレーションにより、新たな治療法の可能性を明らかにできます。例えば、私たちの最近の論文では、実験で捉えた構造に明らかな薬の効く部位がないため一般的には“薬が効かない”とされている、エボラウイルス由来のタンパク質のシミュレーションを行いました。定説に反し、私たちのシミュレーションによって、薬の効く部位を持つ別の構造が明らかになりました。私たちはその後、計算上の予測を実験でも確認し、現在はこの新たに発見された結合部に結合できる薬を探しています。

エボラタンパク質の実験的な構造には、明らかな薬の効く部位がありませんでした（球で示されている原子の間に深いポケットがない）。私たちのシミュレーションでは、このエボラタンパク質に薬が効くかもしれない部位を作り出す動きを捉えました。各原子を球で示す変わりに、この図ではタンパク質を形成するアミノ酸（化学物質）の鎖をたどるリボンを示しています。

私たちは、新型コロナウイルスでも同じことを達成したいと考えています。

知識を広げる、オープンソース

分析が完了したら、私たちはこちらにデータをアップロードします：

また、全てのデータは一般公開され、いつでも分野の他の人々が私たちの分析結果を確認したり、新たな方法（例：刻々と発展している機械学習）を考えた人がそれらを閲覧したりできます：https://osf.io/2h6p4/wiki/home/、https://osf.io/dp4cb/wiki/home/

さらに、早急にCOVID-19を解決するため、私たちはFoldingathomeコンソーシアム外の他の研究室やグループとも協力しています。

あなたにできること

計算力を寄付する：

Folding@homeをダウンロードし、シミュレーションの実行を支援することが主要な貢献の仕方です。これらの計算は膨大であり、少しの計算でも役に立ちます！　あなたが実行するそれぞれのシミュレーションは、宝くじを買うようなものです。買うくじが多ければ多いほど、当選する可能性は上がります。通常、あなたのコンピュータが計算を止めることは決してありませんが、COVID-19への取り組みに熱狂的な反応をいただいているため、私たちがさらなるシミュレーションを準備するまでに断続的な停止時間が発生することがあります。お待ちいただけますと幸いです。実施しなければならない貴重な研究は山ほどあり、できる限り速く実行に移しています。

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2) 貢献できるコンピューターがない、または特に寛大である場合は、セントルイス・ワシントン大学を通じてご寄付をいただくこともできます。この資金は次のような多くの目的に活用されます：

2.1) ソフトウェアエンジニアリングとサーバー側のハードウェアの補強（現在Folding@homeは急速に拡大しているため、特に重要です！）

2.2) シミュレーションで得られた知見に基づいて、実験的に検証するための化合物の購入

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