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加州大学圣地亚哥分校的Amaro实验室正在美国国家科学基金会资助的奥斯汀大学TACC的Frontera超级计算机上开发冠状病毒包膜全原子计算机模型。生化学家Rommie Amaro希望在她最近成功的全原子流感病毒模拟(左)的基础上,将其应用于冠状病毒(右)。资料来源:洛伦佐·卡萨利诺(加州大学圣地亚哥分校),TACC

Coronavirus大规模模拟在超级计算机上完成

加州大学圣地亚哥分校的生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

科学家正在准备冠状动脉的大量计算机模型,他们期望能够深入了解它在身体中的感染方式。他们采取了第一步,测试了奥斯汀大学德克萨斯大学Frontera超级计算机的模型和优化代码的第一步。从完整模式中获得的知识可以帮助研究人员设计新的药物和疫苗来打击冠状病毒。

加州大学圣地亚哥分校的Rommie Amaro正在牵头建立首个完整的SARS-COV-2冠状病毒包膜全原子模型,即其外部组件。

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Rommie Amaro,加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学教授。

“如果我们有一个很好的模型来描述粒子外部的样子和它的行为,我们就能很好地了解分子识别所涉及的不同组成部分,”阿马罗说化学和生物化学

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

Amaro预计冠状病毒模型包含大约2亿个原子,这是一项艰巨的任务,因为每个原子之间的相互作用都必须计算出来。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:“我们正在尝试将不同分辨率的数据合并成一个内聚模型,可以在Frontera等领导级设施上进行模拟。”“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解决。我们小心翼翼地让每个组件启动并运行,使它们处于稳定状态。然后我们可以将它们引入到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的德克萨斯高级计算中心的Frontera上,对多达4000个节点或大约25万个处理核进行了分子动力学模拟。

阿玛罗在冠状病毒方面的工作建立在她的成功基础上,她成功地模拟了流感病毒包膜的全原子ACS中央科学2020年2月。她说,流感研究工作将与他们目前正在研究的冠状病毒有很多相似之处。

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根据2019年11月的Top500排名,美国国家科学基金会资助的位于德克萨斯大学奥斯汀分校的德克萨斯先进计算中心的Frontera超级计算机在全球最快排名中排名第五,在学术系统中排名第一。(来源:TACC)

Amaro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。”“我们花了一年或更长时间来构建流感病毒外壳,并让它在国家超级计算机上运行。对于流感,我们使用了Blue Waters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。这在一定程度上是因为我们之前在Blue Waters所做的工作。”

据阿玛罗称,这些模拟将为了解冠状病毒的不同部分提供新的见解,这些部分是传染性所必需的。

“为什么我们关心这是因为如果我们能够理解这些不同的功能,科学家都有更好的机会设计新药;了解当前的药物工作和潜在的药物组合工作。我们从这些模拟中获得的信息是多方面和多维的,并将在前线上立即使用科学家,并在长期内使用,“Amaro解释说。“希望公众能够了解许多不同的组件和科学方面,可以推动理解这种病毒。这些仿真在Frontera上只是其中一个组件,但希望有一个重要的和一个有利的人。“

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