Onderzoekers van de Universiteit van New Hampshire (UNH) gebruikten onlangs Comet in het San Diego Supercomputer Center van UC San Diego en Stampede2 in het Texas Advanced Computing Center om nieuwe bindings-/ontbindingsroutes voor remmers in een op RNA gebaseerd virus te identificeren. De bevindingen kunnen nuttig zijn om te begrijpen hoe deze remmers reageren en mogelijk helpen bij het ontwikkelen van een nieuwe generatie medicijnen om virussen met hoge sterftecijfers aan te pakken, zoals hiv-1, Zika, ebola, en SARS-CoV2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt.

"Toen we met dit onderzoek begonnen, we hadden nooit verwacht dat we midden in een pandemie zouden zitten die wordt veroorzaakt door een RNA-virus, " zei Harish Vashisth, universitair hoofddocent chemische technologie aan de UNH. "Als dit soort virussen opduiken, onze bevindingen zullen hopelijk een beter begrip bieden van hoe virale RNA's interageren met remmers en worden gebruikt om betere behandelingen te ontwerpen."

Vergelijkbaar met hoe mensen hun genoom coderen met behulp van DNA, veel virussen hebben een genetische samenstelling van RNA-moleculen. Deze op RNA gebaseerde genomen bevatten potentiële plaatsen waar remmers het virus kunnen hechten en deactiveren. Een deel van de uitdaging bij de ontwikkeling van geneesmiddelen is dat variaties of mutaties in het virale genoom kunnen voorkomen dat de remmers zich hechten.

In hun studie hebben onlangs gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry Letters , Vashisth en zijn team creëerden moleculaire dynamica-simulaties met behulp van de Comet- en Stampede2-supercomputers om specifiek te kijken naar een RNA-fragment van het HIV-1-virus en de interactie ervan met acetylpromazine. een klein molecuul waarvan bekend is dat het interfereert met het virusreplicatieproces.

De wetenschappers concentreerden zich op de structurele elementen van het HIV-1 RNA-genoom omdat ze worden beschouwd als een goed model voor het bestuderen van dezelfde processen in een breed scala aan RNA-virussen. Deze simulaties stelden hen in staat om de routes te ontdekken van de remmer die zich losmaakt van het virale RNA in verschillende zeldzame gebeurtenissen - die vaak moeilijk experimenteel waar te nemen zijn - die onverwacht een gecoördineerde beweging vertoonden in veel delen van de bindingsholte die de bouwstenen van RNA zijn.

Dankzij de Extreme Science and Engineering Environment (XSEDE)-toewijzingen van de National Science Foundation (NSF) aan Comet en Stampede2, de onderzoekers waren in staat om honderden simulaties tegelijkertijd uit te voeren om te observeren wat zeldzame base-flipping-gebeurtenissen worden genoemd die betrokken zijn bij het bindings-/ontbindingsproces van de remmer die de nieuwe details van het onderliggende mechanisme van dit proces opleverden.

"Onze hoop is dat dit nieuwe mogelijkheden toevoegt aan een veld dat traditioneel gericht is op statische biomoleculaire structuren en leidt tot nieuwe medicijnen, ' zei Vasist.