Computerchemicus Mahmoud Moradi zal verbeterde, 3D-simulaties van de moleculaire dynamica van coronavirus-piek-glycoproteïnen om beter te begrijpen hoe het virus zich bindt aan menselijke cellen.

Het in kaart brengen van hoe deze eiwitten conformationele veranderingen ondergaan om aan gastheercelreceptoren te binden, is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van coronavirusvaccins en -therapieën. Simulaties zijn vooral belangrijk omdat een raamwerk voor het ontwerpen van geneesmiddelen dynamische, driedimensionale visualisaties van celstructuren en gedrag, in plaats van een statisch beeld.

"Net als bij andere virussen, een cruciale stap in het infectieproces van het coronavirus is het binnendringen van virussen, " zei Moradi, assistent-professor aan het J. William Fulbright College of Arts and Sciences. "Met coronavirussen, we weten dat deze spike-glycoproteïnen de toegang tot de menselijke cel bemiddelen. Zowel SARS-CoV-2, de oorzaak van COVID-19, en SARS-CoV, de oorzaak van de SARS-epidemie van 2002-2003, hebben spike-eiwitten die zich hechten aan dezelfde receptor in menselijke cellen."

Het werk van Moradi maakt deel uit van het COVID-19 High Performance Computing Consortium, een samenwerking van de overheid, industrie en academische partners gericht op computerbronnen voor COVID-19-onderzoek. Onder leiding van het Witte Huis Office of Science and Technology Policy, het Amerikaanse ministerie van Energie en IBM, het consortium stelt vrijwillig rekentijd en middelen vrij op enkele van 's werelds krachtigste supercomputers.

Om de simulaties uit te voeren, Moradi heeft toegang gekregen tot Frontera, een door de National Science Foundation gesponsorde supercomputer die is gehuisvest aan de Universiteit van Texas in Austin. Frontera is de grootste supercomputer op een universiteitscampus.

Moradi's project profiteert van verschillende recente, 3D-modellen met hoge resolutie van de spike-eiwitten van het coronavirus. Deze modellen kunnen worden gebruikt als initiële structuren om simulaties te starten die analyse van de gedetailleerde mechanismen van de eiwitten en hun gedrag bij virale binnenkomst mogelijk zullen maken. Versterkt, gedetailleerde simulaties van dergelijke moleculaire dynamica zullen een compleet beeld geven van de structurele veranderingen van eiwitten, en hoe ze binden aan angiotensine-converterend enzym 2, de specifieke menselijke celreceptor.

Moradi's onderzoek ligt op het snijvlak van biologie, natuurkunde, scheikunde, wiskunde, statistiek en informatica. Zijn biomoleculaire simulaties en computationele theorieën verklaren hoe eiwitten, de werkpaardmoleculen van cellen, functioneren op moleculair niveau. Zijn werk verbetert geometrische modellen om te beschrijven hoe eiwitten van vorm veranderen en hoe deze veranderingen het gedrag van een eiwit beïnvloeden. In februari, hij ontving een $ 650, 000 National Science Foundation Faculty Early Career Development-prijs voor dit werk.