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Gli scienziati generano i modelli molecolari dei composti pertinenti per COVID-19

La scoperta delle droghe adatte che potrebbero contribuire a trattare le malattie è un trattamento lungo. Tuttavia, la progettazione di droga assistita dall'elaboratore e la simulazione potrebbero accelerare il trattamento ed anche aumentare le possibilità dica gli esperti. Questo modulo di progettazione e di simulazione della droga ha potuto presto essere il sistema monetario aureo nello sviluppo della droga.

Frontera e mucca texana - piombo il modo

Un supercomputer chiamato Frontera è uno dei più veloci là è. È stato usato per predire le caratteristiche delle droghe novelle. L'autorevole ricercatore Thomas Cheatham, professore di chimica medicinale e Direttore del centro per il computer a alto rendimento all'università di Utah e di Rodrigo Galindo, un professore sul suo gruppo sta lavorando con Frontera. Frontera è assistito dalla mucca texana, un sistema di IBM/NVIDIA al centro di elaborazione avanzato il Texas (TACC). Il compito della mucca texana è di generare le nuovi molecole e composti che potrebbero essere usati per il trattamento dell'infezione micidiale COVID-19 causata dal coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo. I chimici medicinali stanno utilizzando il gruppo ed i commputer.

Che cosa accade durante lo sviluppo della droga?

Una schiera delle molecole possibili ed i composti sono selezionati per il trattamento di una malattia. I ricercatori spiegano che al livello molecolare, hanno un campo di energia potenziale che li aiuta per legare ed interagire con gli atomi e gli organismi intorno loro. Queste molecole torcono e piegano per alterare la loro forma quando interagiscono con le proteine dell'organismo o ospite intorno loro. Questi campi di forza fra le molecole e le proteine intorno alle celle possono essere provocatori predire e possono influenzare spesso l'utilità definitiva della molecola della droga.

Ambrato

L'ambra (Modellismo assistito con il perfezionamento di energia) è uno degli strumenti significativi che gli esperti utilizzano nella simulazione dei campi di forza che influenzano una molecola della droga all'interno del suo ambiente cellulare. Cheatham è uno dei ricercatori primari sull'ambra di sviluppo del gruppo. L'ambra sta evolvendosi al suo modulo attuale dal 1978. Ha subito una profonda trasformazione da cui era all'inizio. Attualmente, è relativamente accurata nella predizione dei campi di forza cellulari dell'ambiente che la molecola potenziale della droga incontrerebbe in realtà.

Gli esperti dicono che l'ambra è capace dell'accoppiamento dei risultati sperimentali con un'accuratezza di di meno che la metà di un angstrom (Å). Un angstrom è cento milionesimo di un centimetro o di 10-10 metri. Cheatham e Galindo hanno usato l'ambra sulle molecole che sono droghe del candidato ed hanno simulato gli ambienti biomolecolari per i candidati in modo da vedere la loro applicabilità nella medicina. Hanno spiegato, “lo scopo devono capire la struttura, la funzione, la dinamica e l'energetica dei sistemi biomolecolari nel loro ambiente indigeno, con acqua ed altri leganti.„

epresentation della proteasi principale di coronavirus con un inibitore del peptide. [Credito: Laboratorio di Cheatham]
Rappresentazione della proteasi principale di coronavirus con un inibitore del peptide. [Credito: Laboratorio di Cheatham]

Progresso nello sviluppo della droga

All'inizio del loro lavoro, il duo stava lavorando a due molecole del cavo che principalmente rame-stavano contenendo i composti e stavano provande a combattere il cancro. Queste molecole sono state modificate sperimentalmente facendo uso di progettazione assistita da elaboratore e di simulazioni per vedere se le loro alterazioni nel DNA potessero permetterle di rimanere protetti da degradazione all'interno dell'organismo. Durante quel tempo, il mondo è stato colpito dalla pandemia COVID-19. La RAPIDA del NSF stava supportando il lavoro iniziale che ha cominciato nel 2015.

Cheatham e Galindo ora hanno cominciato lavorare alle molecole potenziali che potrebbero uccidere il coronavirus novello che era veloce raggiungendo quasi tutti gli angoli del mondo, infettando milioni ed uccidendo migliaia. Durante la fase iniziale, il duo stava lavorando alla ricerca costituita un fondo per mettere in evidenza un candidato possibile della droga che potrebbe trattare l'infezione del virus di Ebola. Il gruppo stava usando gli studi del sistema cristallino facendo uso della serie di software di Rosetta per selezionare il candidato migliore con le catene laterali ottimali dell'amminoacido attaccate al modello di base della spina dorsale del peptide. Una volta che la molecola fosse trovata, hanno usato l'ambra per simulare gli ambienti biomolecolari e per ottimizzare le strutture delle molecole del candidato.

Combatti contro COVID-19 e speranza per il futuro

Galindo ha spiegato che hanno avuti a disposizione oltre 2.000 modelli molecolari che potrebbero essere utilizzati contro l'infezione COVID-19 facendo uso dei supercomputer di Frontera e della mucca texana al TACC. Poi hanno fatto domanda per 2,7 milione ore di vertice sulle acque blu. Ciò è ad un sistema basato GPU trovato nel centro nazionale per le applicazioni di supercomputing (NCSA). Sono state accordate i loro requisiti attraverso il consorzio di HPC COVID-19. Questo consorzio è pubblico -privato che sta funzionando per abbinare i ricercatori con le risorse in modo da accelerare la ricerca contro il coronavirus.

Per questo sforzo, hanno identificato un sistema cristallino principale della proteasi COVID-19. La proteasi è un enzima che può ripartire le proteine ed i peptidi. Questa struttura è nel complesso con un inibitore N3 del peptide. Il gruppo spiega che stavano funzionando con la progettazione del peptide di Ebola per vedere se la loro proteasi COVID-19 sostiene.

Una volta che la loro molecola è pronta e selezionata, sarebbero trasformati i peptidi modificati circolare al laboratorio di Schmidt nell'instituto di chimica medico all'università di Utah.

Cheatham ha detto, “la nostra speranza è che troviamo un nuovo inibitore del peptide che può essere verificato sperimentalmente nel prossimo paio di settimane. E poi, ci impegneremo in ulteriore progettazione per fare il composto ciclico del peptide per renderlo più stabile come droga potenziale. La speranza è noi può, nei prossimi mesi, ritrovamento e verificare sperimentalmente un migliore inibitore del peptide per la proteasi del main di COVID.„

Source:

Gold standard force fields help identify promising peptides to disrupt COVID-19https://www.tacc.utexas.edu/-/gold-standard-force-fields-help-identify-promising-peptides-to-disrupt-covid-19

Dr. Ananya Mandal

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Dr. Ananya Mandal

Dr. Ananya Mandal is a doctor by profession, lecturer by vocation and a medical writer by passion. She specialized in Clinical Pharmacology after her bachelor's (MBBS). For her, health communication is not just writing complicated reviews for professionals but making medical knowledge understandable and available to the general public as well.

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