Para peneliti di UD menggunakan superkomputer untuk mendapatkan wawasan tentang cetak biru genetik virus – Sains Terkini

Para peneliti di Universitas Delaware, menggunakan sumber daya superkomputer dan bekerja sama dengan ilmuwan di Universitas Indiana, telah memperoleh pemahaman baru tentang virus yang menyebabkan hepatitis B dan "bola runcing" yang membungkus cetak biru genetik virus.

Penelitian, yang telah dipublikasikan secara online, sebelum dicetak, oleh jurnal American Chemical Association ACS Chemical Biology, memberikan wawasan tentang bagaimana kapsid – cangkang protein yang melindungi cetak biru dan juga mendorong pengirimannya untuk menginfeksi sel inang. – merakit sendiri.

Simulasi komputer yang dilakukan oleh para ilmuwan UD menyelidiki efek mutasi yang mengganggu proses perakitan. Bersama kolaborator, para peneliti mengungkapkan bahwa wilayah protein yang mengandung mutasi, spike, dapat berkomunikasi dengan wilayah protein yang terhubung dengan subunit lain untuk menyusun kapsid. Mereka menemukan bukti bahwa perubahan bentuk protein kapsid mengubahnya menjadi keadaan "hidup" untuk perakitan.

Para ilmuwan percaya bahwa kapsid merupakan target penting dalam mengembangkan obat untuk mengobati hepatitis B, infeksi yang mengancam jiwa dan tidak dapat disembuhkan yang menyerang lebih dari 250 juta orang di seluruh dunia.

"Kapsid tampak seperti bola runcing, dengan 120 dimer protein yang berkumpul untuk membentuknya; setiap dimer berisi paku," kata Jodi A. Hadden-Perilla, asisten profesor di Departemen Kimia dan Biokimia UD dan salah satu penulis kertas baru. "Kapsid adalah kunci siklus infeksi virus. Jika kita dapat mengganggu proses perakitan, virus tidak akan dapat menghasilkan salinan infeksi itu sendiri."


Para peneliti Indiana University telah mempelajari dimer, yang merupakan dua bagian, struktur molekul berbentuk T, dan menyelidiki apakah mutasi dapat mengaktifkan atau menonaktifkan sakelar untuk menghidupkan mekanisme perakitan kapsid. Mereka bekerja dengan kelompok Hadden-Perilla, yang menjalankan simulasi komputer untuk menjelaskan bagaimana perubahan dalam struktur protein yang disebabkan oleh mutasi mempengaruhi kemampuan kapsid untuk berkumpul.

"Apa yang kami pelajari adalah bahwa mutasi ini mengganggu struktur paku di bagian atas dimer," kata Hadden-Perilla. "Mutasi ini memperlambat perakitan, yang sebenarnya melibatkan wilayah protein yang jauh dari lonjakan. Jelas bahwa kedua wilayah ini terhubung. Perubahan bentuk protein, terutama pada lonjakan, mungkin benar-benar mengaktifkan atau nonaktifkan perakitan. "

Timnya melakukan pekerjaannya menggunakan superkomputer Blue Waters yang didukung National Science Foundation di University of Illinois di Urbana-Champaign, superkomputer terbesar di kampus universitas mana pun di dunia, untuk melakukan apa yang dikenal sebagai simulasi dinamika molekul semua atom.

Simulasi dinamika molekul memungkinkan para peneliti mempelajari cara molekul bergerak untuk mempelajari bagaimana mereka menjalankan fungsinya di alam. Simulasi komputer adalah satu-satunya metode yang dapat mengungkapkan gerakan sistem molekuler hingga ke tingkat atom dan kadang-kadang disebut sebagai "mikroskop komputasi".

Makalah, berjudul "Integritas antarmuka intradimer dimer protein kapsid virus Hepatitis B mengatur perakitan kapsid sendiri," dapat dilihat di situs jurnal.

Dari Kolombia ke UD Untuk mahasiswa doktoral Carolina Pérez Segura, salah satu penulis makalah, bekerja dengan data dari simulasi superkomputer adalah jenis pengalaman penelitian yang pertama membawanya ke Universitas Delaware dan kemudian menginspirasinya untuk tinggal.

Dia memeriksa banyak simulasi dan sejumlah besar data untuk menyelidiki efek mutasi dan "membuat beberapa penemuan penting," kata Hadden-Perilla. "Kami melemparkannya ke dalam kelompok riset baru saya [last summer], dan dia melakukan pekerjaan dengan baik. "

Pérez Segura datang ke UD sebagai peserta Program Penelitian Musim Panas Amerika Latin di Universitas. Lulusan dari Universidad Nacional de Colombia (Universitas Nasional Kolombia), program ini menandai pertama kalinya dia meninggalkan Kolombia dan, memang, pertama kalinya dia bepergian dengan pesawat. Dia berencana untuk melakukan penelitian di bawah bimbingan Hadden-Perilla selama beberapa bulan dan kemudian kembali ke rumah.


Namun, katanya, pengalaman itu sangat berarti baginya sehingga ia membatalkan tiket pesawatnya pulang dan tetap bekerja sebagai sarjana tamu di Hadden-Perilla saat melamar program doktor di bidang kimia UD. Dia diterima dan memulai studinya selama semester musim semi.

Ketertarikannya pada kimia komputasi yang membawanya ke Delaware, katanya, dan pekerjaan dengan superkomputer yang membuatnya memutuskan untuk melanjutkan penelitian itu.

"Ketika saya masih sarjana, saya memilih cabang kimia itu sebagai jenis karir yang saya inginkan," kata Pérez Segura, yang bekerja dengan kelompok penelitian di lapangan, dalam skala yang lebih kecil, di Kolombia. "Ketika saya diperkenalkan dengan gagasan bahwa matematika dan fisika dapat membantu Anda memahami proses biologis, saya tahu itulah yang ingin saya lakukan.

"Saya pikir sangat luar biasa bisa menjelaskan proses biologis dengan angka dan komputer. Saya ingin belajar lebih banyak, dan di sini, ada lebih banyak kesempatan untuk mempelajarinya."

Meskipun pembatasan sosial dan perjalanan yang diberlakukan oleh pandemi virus korona (COVID-19) telah membatasi kemampuannya untuk sepenuhnya merasakan kehidupan dan budaya Amerika, dia mengatakan pengalamannya di UD tetap sangat positif. Dia ingin sekali bisa keluar lebih banyak, melatih bahasa Inggrisnya dan merasa menjadi bagian dari budaya Amerika, tetapi sementara itu, dia sibuk dengan penelitian yang menarik, katanya.

Dia saat ini juga sedang mengerjakan penelitian yang dilakukan Hadden-Perilla terhadap virus yang menyebabkan COVID-19.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.