Uc San Diego liderado estudo prevê nova abordagem para combater a artrite da gripe pulseira cinta

Todos os anos, três a cinco milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de doença grave causada pela gripe, principalmente durante os meses de novembro a março. Agora, um novo estudo realizado por pesquisadores de várias universidades, incluindo UC san diego, publicado no início deste mês na ciência central da ACS, sugere uma nova abordagem para combater esse vírus às vezes mortal.

Embora a gripe tenha sido estudada por décadas, a ligação do vírus às células hospedeiras e sua transmissão permanecem um mistério. O novo estudo, conduzido por rommie amaro, professora de química e bioquímica e diretora do recurso nacional de computação biomédica da UC san diego, e seus colegas da Universidade de San Diego, UC irvine, universidade de Pittsburgh, Universidade Loira Nazarene e institutos nacionais. de saúde (NIH), sugerem que as proteínas podem usar um local ‘secreto’ para ajudar no processo de ligação e corte.

Um olhar mais atento a duas glicoproteínas na superfície viral da influenza, neuraminidase (NA) e hemaglutinina (HA), permite uma melhor compreensão da aptidão, transmissibilidade, infecciosidade e virulência do vírus. Enquanto o HA facilita a entrada viral e o NA promove a liberação viral, estudos sobre o equilíbrio funcional entre essas glicoproteínas, em alguns casos, não são possíveis em experimentos devido a preocupações éticas e à possibilidade de escape viral.

“Outra maneira de pensar sobre essas proteínas é que elas têm que trabalhar juntas – uma proteína (HA) age como cola para ajudar o vírus a se ligar às células, enquanto a outra proteína (NA) é como uma tesoura – ajuda o vírus se liberte das células ”, explicou amaro. “Se o vírus aderir demasiadamente à célula hospedeira, ou se a tesoura for boa demais, o próprio vírus não poderá sobreviver no corpo. Entender o equilíbrio entre ligação viral e liberação, ou o equilíbrio funcional das duas proteínas, é uma área de interesse para a gripe, pois acredita-se que ela controla o quanto a gripe pode transmitir entre as pessoas, e também como o vírus pode pular de porco para humanos, como aconteceu nos eventos de gripe pandêmica de 1918 e 2009 ”.

O novo estudo sugere uma nova estratégia farmacêutica para interromper o equilíbrio entre a atividade de HA e NA, visando o local secreto no NA (também chamado de sítio “secundário”) com ligantes de moléculas pequenas ou drogas. Embora os inibidores da clivagem de NA continuem a ser importantes, os agentes terapêuticos que visam o sítio secundário de NA podem fornecer uma abordagem alternativa, potencialmente menos específica para a estirpe, para combater novas variantes de influenza.

“Nós usamos o comet para desenvolver uma série de modelos virtuais do vírus da gripe que nós então interrogamos com simulações para determinar como os diferentes vírus da gripe podem interagir com partes da célula hospedeira”, disse amaro. “Para construir esses modelos altamente detalhados, tivemos que combinar vários tipos diferentes de dados de diferentes grupos. Combinamos estruturas de cristalografia de raios X de alta resolução com dados de tomografia por criopreservação de baixa resolução para criar modelos virtuais em 3D do vírus da gripe com uma resolução nunca antes alcançada. ”

As simulações forneceram insights sobre diferentes características estruturais do vírus da gripe e como ele interage com as moléculas. Por exemplo, em algumas das cepas mais virulentas do vírus da gripe, Amaro e a equipe de pesquisa descobriram que a proteína da tesoura (NA) é drasticamente reduzida, o que permite uma melhor compreensão de como a mudança na altura afeta a capacidade do vírus. ligar-se a moléculas pequenas.

“Para executar com sucesso essas simulações detalhadas de gripe, reescrevemos uma parte substancial do software necessário para lidar com um sistema molecular tão grande”, disse lane votapka, professor assistente de química na Universidade Point Loma Nazarene. “Queríamos usar o software de browndye (software) para as simulações que estávamos fazendo (dinâmica browniana) e trabalhamos com gary huber, um dos autores deste trabalho e o principal desenvolvedor do browndye. Juntos, reescrevemos alguns dos códigos de computador do Browndye para lidar com esses grandes sistemas. ”

O apoio para esta pesquisa foi fornecido a amaro sob concessão de NIH NIH DP2 OD007237 e concessão nacional do recurso de computação biomédica (NBCR) NIH P41 GM103426. Este trabalho também foi apoiado em parte pelo programa de pesquisa intramural do instituto nacional de artrite e doenças musculoesqueléticas e da pele (NIAMS). O acesso ao supercomputador de cometas da SDSC foi fornecido pela fundação nacional de ciência sob o prêmio CHE060073N para a amaro.

Como uma unidade de pesquisa organizada da UC san diego, a SDSC é considerada líder em computação com computação intensiva e infra-estrutura cibernética, fornecendo recursos, serviços e experiência para a comunidade de pesquisa nacional, incluindo a indústria e a academia. A infra-estrutura cibernética refere-se a uma rede integrada e acessível de recursos e conhecimentos baseados em computadores, concentrada na aceleração da investigação e descoberta científicas. O SDSC oferece suporte a centenas de programas multidisciplinares que abrangem uma ampla variedade de domínios, desde ciências da terra e biologia até astrofísica, bioinformática e TI de saúde. O supercomputador de cometa petascale da SDSC é um recurso fundamental dentro do programa XSEDE (ciência extrema e ambiente de descoberta de engenharia) da fundação científica nacional.