Суперкомпьютерное моделирование открывает двери для разработки новых методов лечения ВИЧ, - ученые

В середине минувшей недели в Nature были опубликованы результаты исследования, установившего, что встречающееся в природе соединение инозитол гексакисфосфат (IP6), участвующее как в сборке, так и созревании ВИЧ-1, может стать ключом к разработке новых методов лечения вируса.

Международной группе исследователей под руководством специалистов из Корнелльского университета (США) удалось, используя возможности мощнейших суперкомпьютеров для системных имитаций ключевого блока в защитном капсиде ВИЧ-1, в деталях отследить процесс взаимодействия молекулы инозитол гексакисфосфата (IP6), которая способствует как сборке, так и созреванию ВИЧ-1, со структурными белками ВИЧ.

Как считают ученые, молекула IP6 играет ключевую роль в развитии вируса.

«Мы в сотрудничестве с другими исследователями обнаружили, что ВИЧ использует эту небольшую молекулу для выполнения своей функции», - заявил один из соавторов статьи Хуан Р. Перилья с кафедры химии и биохимии Университета штата Делавэр.

«Эта небольшая молекула действует на двух разных этапах сборки вируса», - добавил Роберт Дик, исследователь-докторант из лаборатории Фолькера Фогта.

Перилья отвечал за моделирование взаимодействия IP6 со структурными белками ВИЧ CA-CTD-SP1 на NAMD при помощи XSEDE, Extreme Science and Engineering Environment, финансируемой Национальным научным фондом.

«XSEDE предоставляет уникальную структуру, позволяющую нам использовать уникальные вычислительные ресурсы, которые отвечают потребностям конкретной научной проблемы. Кроме того, система позволяет нам разрабатывать новые инструменты анализа», - сказал Перилья.

Работа включала в себя также моделирование на системе Anton2 Питтсбургского суперкомпьютерного центра. Последняя позволила провести долговременные симуляции для проверки стабильности «незрелой сборки» капсидов ВИЧ и IP6.

Через XSEDE система Stampede2 в Техасском вычислительном центре (Texas Advanced Computing Center) провела имитацию NAMD фосфатов инозитол IP3, IP4 и IP5 и их взаимодействия с белками ВИЧ CA-CTD-SP1.

«Stampede2 позволила нам установить, что молекулярные взаимодействия между белками ВИЧ и этой небольшой молекулой, стабилизируют определенную часть вируса», - сказал Хуан Перилья.

Рассказывая о результатах работы, ученый отметил, что в поиске решений сложнейших задач специалисты все больше склоняются к использованию сверхсовременных технических устройств. По его словам, лишь с помощью вычислительного микроскопа мы можем отследить сегодня процессы в динамике.

«Многие экспериментальные методы - всего лишь моментальный снимок. С помощью вычислительного микроскопа вы можете увидеть, как все происходит в динамике», - сказал Перилья.

«Результаты этого исследования открывают двери для разработки новых методов лечения», - считает ученый.

Один из возможных вариантов предполагает разработку соединений, схожих с IP6, и их связка с теми же участками ВИЧ, то есть блокирование функций молекулы и предотвращение созревания вируса.

«Клетка может создавать миллионы вирусных частиц, но если они не пройдут процесс созревания, они безопасны», - пояснил Дик.