Los científicos están preparando un modelo informático masivo del coronavirus que esperan darán una idea de cómo se infecta en el cuerpo. Han dado los primeros pasos, probando las primeras partes del modelo y optimizando el código en la supercomputadora Frontera en elUniversidad de Texas en el Centro de Computación Avanzada de Texas TACC de Austin. El conocimiento obtenido del modelo completo puede ayudar a los investigadores a diseñar nuevos medicamentos y vacunas para combatir el coronavirus.
Rommie Amaro lidera los esfuerzos para construir el primer modelo completo de todos los átomos de la envoltura del coronavirus SARS-COV-2, su componente exterior. "Si tenemos un buen modelo de cómo se ve el exterior de la partícula y cómo se comporta, vamos a obtener una buena visión de los diferentes componentes que están involucrados en el reconocimiento molecular ". El reconocimiento molecular implica cómo el virus interactúa con los receptores de la enzima convertidora de angiotensina 2 ACE2 y posiblemente otros objetivos dentro de la membrana de la célula huésped. Amaroes profesor de química y bioquímica en la Universidad de California en San Diego.
Amaro anticipa que el modelo de coronavirus contiene aproximadamente 200 millones de átomos, una tarea desalentadora, ya que la interacción de cada átomo entre sí debe calcularse. El flujo de trabajo de su equipo adopta un enfoque de modelado híbrido o integrador.
"Estamos tratando de combinar datos en diferentes resoluciones en un modelo cohesivo que puede simularse en instalaciones de clase de liderazgo como Frontera", dijo Amaro. "Básicamente comenzamos con los componentes individuales, donde sus estructuras se han resuelto en atómicao cerca de la resolución atómica. Cuidadosamente ponemos cada uno de estos componentes en funcionamiento y en un estado donde son estables. Luego podemos introducirlos en las simulaciones de envoltura más grandes con moléculas vecinas ".
Del 12 al 13 de marzo de 2020, el Laboratorio Amaro realizó simulaciones de dinámica molecular en hasta 4,000 nodos, o alrededor de 250,000 núcleos de procesamiento, en Frontera. Frontera, la supercomputadora número 5 del mundo y la supercomputadora académica número 1 según noviembreLa clasificación de 2019 de la organización Top500 es el sistema informático de alto rendimiento de clase líder respaldado por la National Science Foundation.
"Las simulaciones de ese tamaño solo se pueden ejecutar en una máquina como Frontera o en una máquina posiblemente en el Departamento de Energía", dijo Amaro. "Inmediatamente contactamos al equipo de Frontera, y han sido muy amables al darnosestado de prioridad para la evaluación comparativa e intentar optimizar el código para que estas simulaciones puedan ejecutarse de la manera más eficiente posible, una vez que el sistema esté realmente en funcionamiento ".
"Es emocionante trabajar en una de estas máquinas nuevas, seguro. Nuestra experiencia hasta ahora ha sido muy buena. Los puntos de referencia iniciales han sido realmente impresionantes para este sistema. Vamos a continuar optimizando los códigos para estossistemas ultra grandes para que podamos obtener un rendimiento aún mejor. Diría que trabajar con el equipo de Frontera también ha sido fantástico. Están listos para ayudar y han sido extremadamente receptivos durante este período de tiempo crítico.experiencia muy positiva ", dijo Amaro.
"TACC se enorgullece de apoyar esta investigación crítica e innovadora", dijo Dan Stanzione, Director Ejecutivo de TACC e Investigador Principal del proyecto de supercomputadora Frontera. "Continuaremos apoyando las simulaciones de Amaro y otros trabajos importantes relacionados con la comprensión y la búsqueda de unmanera de derrotar esta nueva amenaza ".
El trabajo de Amaro con el coronavirus se basa en su éxito con una simulación de todos los átomos de la envoltura del virus de la gripe, publicada en Ciencia Central de ACS febrero de 2020. Ella dijo que el trabajo de la gripe tendrá una notable cantidad de similitudes con lo que ahora están persiguiendo con el coronavirus.
"Es una prueba brillante de nuestros métodos y nuestras capacidades para adaptarnos a nuevos datos y ponerlos en marcha de inmediato", dijo Amaro. "Nos tomó un año o más construir el sobre viral de la gripe y obteneren funcionamiento en las supercomputadoras nacionales. Para la influenza, utilizamos la supercomputadora Blue Waters, que en cierto modo fue la predecesora de Frontera. Sin embargo, el trabajo con el coronavirus obviamente avanza a un ritmo mucho más rápido.habilitado, en parte debido al trabajo que hicimos en Blue Waters anteriormente "
Dijo Amaro: "Estas simulaciones nos darán nuevas ideas sobre las diferentes partes del coronavirus que se requieren para la infectividad. Y por qué nos preocupamos por eso es porque si podemos entender estas características diferentes, los científicos tienen una mejor oportunidad de diseñar nuevosdrogas, para entender cómo funcionan las drogas actuales y las posibles combinaciones de drogas. La información que obtenemos de estas simulaciones es multifacética y multidimensional y será de utilidad para los científicos en primera línea de inmediato y también a largo plazo. Esperemos que el público entiendaque hay muchos componentes y facetas diferentes de la ciencia para avanzar en la comprensión de este virus. Estas simulaciones en Frontera son solo uno de esos componentes, pero con suerte uno importante y provechoso ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin, Centro de Computación Avanzada de Texas . Original escrito por Jorge Salazar. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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