Istraživačka grupa u RIKEN centru za računarske nauke (R-CCS) otkrila je da glikani – molekuli šećera, igraju važnu ulogu u strukturnim promenama koje se dešavaju kada korona virus napadne ljudske ćelije. Njihovo otkriće, objavljeno u časopisu Biophysical Journal, zasnovano na simulacijama na superkompjuteru, moglo bi da doprinese molekularnom dizajnu lekova za prevenciju i lečenje covid 19.
Virusi ih koriste kako bi izbegli napad antitela
Kada SARS-CoV-2 korona virus napadne ljudsku ćeliju, S protein se veže za enzim poznat kao ACE2 receptor na površini ćelije. Spike protein sastoji se od tri polipeptidna lanca, a glikani – molekuli šećera, pričvšćeni su za površinu proteina. Iako se veruje da se ovi glikani koriste kako bi se proteini prepoznali, takođe se smatra da ih virusi koriste da bi izbegli napad antitela.
Simulacija molekularne dinamike
Strukturne analize pokazale su da spike proteini SARS-CoV-2 imaju donju i gornju strukturu. Ove analize su unapredile znanje naučnika o trodimenzionalnoj strukturi S proteina, ali detaljna molekularna struktura visoko fluktuirajućih glikana još uvek nije razumljiva. Da bi bolje shvatili njihovu ulogu, istraživački tim predvođen Yuji Sugitom iz R-CCS, sproveo je simulacije molekularne dinamike za strukture donjeg i gornjeg oblika proteina, koristeći dva superračunara – Fugaku na R-CCS i Oakforest -PACS, na Univerzitetu u Tokiju. Koristeći ove moćne mašine izveli su simulacije molekularne dinamike S proteina u vremenskom rasponu od 1 mikrosekunde (milioniti deo sekunde).
Identifikovane specifične aminokiseline povezane sa glikanom
Iz proračuna su uspeli da identifikuju specifične aminokiseline povezane sa glikanom u S proteinu koji igraju važnu ulogu u stabilizaciji strukture domena vezivanja receptora. Njihovi rezultati pružili su novi uvid u to kako glikani pomažu u stabilizaciji dinamičke strukture proteina. Prema Sugiti, neophodno je razviti bolju preventivu i terapiju kako bi se pandemija privela kraju, a posebno bi bilo korisno imati mogućnost dizajniranja lekova, uzimajući u obzir strukturne promene S proteina.
– Ovakvi istraživački projekti pokazuju nam kako će nam nova generacija moćnih superračunara omogućiti da steknemo novi uvid u mnoge pojave izvođenjem simulacija na nivou detalja koji su ranije bili nemogući – naglasio je vođa studije Yuji Sugita.
