加州大学圣地亚哥分校的阿马洛实验室正在美国国家科学基金会资助的德克萨斯大学奥斯汀分校TACC的Frontera超级计算机上开发一种冠状病毒包膜全原子计算机模型。生物化学家Rommie Amaro希望在她最近全原子流感病毒模拟(左图)的成功基础上，将其应用于冠状病毒(右图)。资料来源:洛伦佐·卡萨利诺(加州大学圣地亚哥分校)，TACC

在超级计算机上完成了冠状病毒大规模模拟

加州大学圣地亚哥分校的生物化学家领导了新的模拟，可以帮助研究人员设计新的药物和疫苗来对抗冠状病毒

科学家们正在准备一个新型冠状病毒的大型计算机模型，他们预计这个模型将深入了解它是如何在体内感染的。他们已经迈出了第一步，测试了模型的第一部分，并在德克萨斯大学奥斯汀分校的Frontera超级计算机上优化了代码。从完整模型中获得的知识可以帮助研究人员设计新的药物和疫苗来对抗冠状病毒。

加州大学圣地亚哥分校的Rommie Amaro正在领导建立第一个完整的SARS-COV-2冠状病毒包膜(其外部成分)的全原子模型。

Rommie Amaro，加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学教授。

“如果我们有一个很好的模型来描述粒子的外部是什么样子以及它的行为方式，我们就能很好地了解参与分子识别的不同成分，”麻省理工学院的教授阿马洛说化学与生物化学．

分子识别涉及病毒如何与血管紧张素转换酶2 (ACE2)受体和宿主细胞膜内可能的其他靶标相互作用。

阿马洛预计，冠状病毒模型将包含大约2亿个原子，这是一项艰巨的任务，因为必须计算每个原子之间的相互作用。她的团队的工作流程采用了一种混合的或综合的建模方法。

Amaro说:“我们试图将不同分辨率的数据组合成一个有凝聚力的模型，可以在像Frontera这样的领导级设备上进行模拟。”“我们基本上从单个组件开始，它们的结构已经以原子或接近原子的分辨率分解。我们小心地让每个组件启动并运行，并进入稳定的状态。然后我们可以把它们引入邻近分子的更大的包络模拟中。”

3月12日至13日Amaro实验室在德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)德克萨斯高级计算中心(Texas Advanced Computing Center)的Frontera上，对多达4000个节点(约25万个处理核)进行了分子动力学模拟。

Amaro对冠状病毒的研究建立在她成功地对流感病毒包膜进行全原子模拟的基础上ACS中央科学2020年2月。她说，流感研究工作将与他们目前研究冠状病毒的工作有很多相似之处。

根据2019年11月的Top500排名，美国国家科学基金会资助的德克萨斯大学奥斯汀分校高级计算中心的Frontera超级计算机在世界上排名第五，在学术系统中排名第一。(来源:TACC)

阿马洛说:“这是对我们的方法和适应新数据的能力的一次出色的测试，我们可以让这个系统立即启动和运行。”“我们花了一年多的时间来构建流感病毒包膜，并在国家超级计算机上运行。对于流感，我们使用了蓝水超级计算机，它在某种程度上是Frontera的前身。然而，针对冠状病毒的工作显然正在以更快的速度进行。这部分归功于我们之前在Blue Waters所做的工作。”

据阿马洛说，这些模拟将为了解冠状病毒传染性所需的不同部分提供新的见解。

“我们之所以关心这一点，是因为如果我们能够了解这些不同的特征，科学家就有更好的机会设计新药;了解现有药物和潜在药物组合的工作原理。我们从这些模拟中获得的信息是多方面的，多维度的，将立即为前线的科学家提供帮助，而且从长远来看也是如此。”“希望公众能明白，科学有许多不同的组成部分和方面可以推动人们了解这种病毒。Frontera上的这些模拟只是其中的一个组成部分，但希望是一个重要的和有意义的组成部分。”

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