Przełom w badaniach nad wirusem HIV? Poznano budowę kapsydu
Zespół z Uniwersytetu w Illinois stworzył nową metodę walki z HIV wykorzystując komputerową symulację wirusa na poziomie molekularnym.
Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign (UIUC) osiągnęli ważny przełom w walce z ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) dzięki wykorzystaniu akceleratorów graficznych Nvidia Tesla.
W artykule opublikowanym w najnowszym numerze "Nature" - najczęściej cytowanym magazynie naukowym na świecie - i wyróżnionym na jego okładce, opisano wyniki współpracy naukowców z UIUC oraz Szkoły Medycznej Uniwersytetu Pittsburskiego, którzy po raz pierwszy w historii określili precyzyjnie chemiczną strukturę kapsydu wirusa HIV, tj. białkowego płaszcza chroniącego jego materiał genetyczny. Poznanie tej struktury może być kluczowe do powstania nowych i skuteczniejszych leków antyretrowirusowych pomagających zwalczyć wirusa, który zabił już około 25 mln osób, a kolejnych 34 mln jest zarażonych.
Naukowcy z UIUC poznali szczegóły struktury kapsydu dzięki pierwszej molekularnej symulacji wirusa HIV uruchomionej na Superkomputerze Blue Waters. Maszyna ta bazuje na platformie Cray XK7 i jest wyposażona w 3000 akceleratorów graficznych Nvidia Tesla K20X - najwydajniejszych i najszybszych układów tego typu jakie kiedykolwiek powstały. Jego moc pozwoliła naukowcom na uruchomienie największej symulacji w historii badań naukowych, obejmującej aż 64 mln molekuł.
- Przeprowadzenie symulacji tak ogromnej liczby molekuł bez mocy procesorów graficznych, w jakie wyposażono superkomputer Blue Waters, byłoby bardzo trudne. Zaczęliśmy wykorzystywać akceleratory graficzne do obliczeń pięć lat temu i od tego momentu tempo naszych badań znacząco wzrosło - powiedział Klaus Schulten, profesor fizyki na Uniwersytecie Illinois.
Akceleratory graficzne Nvidia Tesla zostały zaprojektowane z myślą o przyspieszeniu działania aplikacji naukowych i technicznych. Dzięki tym urządzeniom naukowcy z całego świata dokonali wielu przełomów w różnych dziedzinach nauki, dotyczących m.in. alternatywnych źródeł energii, astrofizyki, medycyny, badań nad klimatem i wielu innych. Superkomputery wyposażone w akceleratory graficzne zapewniają dużo wyższą wydajność i są bardziej energooszczędne od komputerów wyposażonych wyłącznie w procesory centralne.
Dzięki planowanemu zwiększeniu liczby akceleratorów graficznych w superkomputerze Blue Waters, naukowcy z UIUC planują wydłużenie czasu symulacji, aby uzyskać lepszy wgląd w strukturę oraz zachowanie kapsydu HIV.
Prace nad kapsydem stały się ważnym celem dla opracowania nowych leków antyretrowirusowych, szczególnie w świetle informacji, że małpy rezusy wykształciły odporność na wirusa HIV dzięki białku, które zakłóca działanie tego kapsydu.
Kapsyd to białkowa osłona wirusa, która zawiera jego materiał genetyczny. Chroni ona i "przemyca" ten materiał do ludzkich komórek. Po przedostaniu się do środka, materiał jest wypuszczany na zewnątrz. Tak rozpoczyna się infekcja.
Do tej pory nie utworzono jeszcze leków, których celem byłby kapsyd wirusa HIV. Jednak zdobyte informacje o strukturze kapsydu wirusa HIV dają farmakologom możliwość stworzenia nowych i bardziej skutecznych leków zwalczających HIV.
