Covid-19负责的整个SARS-COV-2病毒的开创性计算模型

开创性的多尺度模型使研究人员能够在有新发现时插入并更好地理解信息。

研究人员芝加哥大学已经建立了第一个可用的计算模型对整个病毒负责新型冠状病毒肺炎- 他们正在使这款模型广泛可用于帮助在大流行期间提前研究。

“如果你能理解病毒如何工作，那就是停止它的第一步，”格雷戈里·腾博教授说，他的团队创建了发表的型号生物物理学杂志。“你对病毒生命周期和组成的每个人都知道的是你可以击中它的漏洞。”

沃斯和他的团队利用他们以前的经验，找到了病毒每个组成部分最重要的特征，并删除“不太重要”的信息，以建立一个全面但仍可在计算机上运行的计算模型。这种技术被称为粗粒度化，沃斯和他的学生帮助开创了这种技术。

The simplified framework helps address a key issue in health research: Even though a virus is one of the simpler biological entities, computational modeling is still a major challenge—especially if you want to model any of a virus’s interactions with its host’s body, which would mean representing billions of atoms.

“你可以尝试运行一个原子- 实际整个病毒的型号，但计算上它会立即陷入困境，“扑克说。“你可能能够管理它足够长的模型，比如说，几百纳秒的运动，但这并没有足够长的时间来找出最有用的信息。”

因此，许多研究人员专注于创建病毒单个蛋白质的模型。但是沃斯说，虽然这种分割的过程有它的用途，它也遗漏了更大的图景的一部分。

“你对病毒生命周期和组成的每个人都知道的是你可以击中它的漏洞。”

- - - - - -格雷戈里·沃斯教授

“病毒本身是一件整体的东西，”蒸料，一个计算科学家和Haig P.Pupazian杰出的化学服务教授。yabovip2021“在我看来，你不能认为你可以隔离地看各个部件。病毒不仅仅是他们的零件的总和。“

沃斯说，他的实验室多年来一直致力于建模其他病毒，如艾滋病毒。他们学到的一个教训是，病毒的多个部分相互协作。

例如，科学家可以研究与病毒表面上的尖刺蛋白结合的药物，以防止它们附着在宿主的细胞上。“您可能想知道的主要事情之一是，您是否需要为其提供每穗蛋白质的工作？如果没有，你可以逃脱多少百分比？“扑克说。“这是您试图创建毒品或抗体时的关键问题，这是通过查看整个病毒最好地了解的东西。”

该模型还提供了一个框架，一旦有新发现，科学家就可以在其中整合有关SARS-COV-2病毒的额外信息。

沃斯希望，该模型将有助于冠状病毒药物的设计，以及理解可能出现的突变，比如最近在英国检测到的突变下载模式用于他们的研究。

“制作整个病毒的多尺度模型，并迅速将所有这些信息集成到前进的大型技术步骤，”扑克说。“我真的为我的实验室感到骄傲。我们在记录的时间内完成了它，真的 - 只是几个月。如果这种大流行有任何上行，我希望它推进我们的工具，以对抗Covid-19类似的流感，艾滋病毒及未来出现的任何新冠状病毒的病毒。“

这项研究的第一作者是博士后研究员Alvin Yu。芝加哥大学的其他作者还有Alexander Pak、Peng He和Viviana Monje-Galvan。其他合著者还有加州大学圣迭戈分校的洛伦佐·卡萨里诺(Lorenzo Casalino)、齐德·盖耶布(Zied Gaieb)、阿比盖尔·德默(Abigail Doommer)和罗姆米·阿马洛(Rommie Amaro)。

计算资源由芝加哥大学的研究计算中心、德克萨斯高级计算机中心的弗朗特拉和匹兹堡超级计算中心提供。

参考:一个多尺度的粗粒度模型SARS-CoV-2Viarion“由Alvin Yu，亚历山大J.Pak，Peng He，Viviana Monje-Galvan，Lorenzo Casalino，Zied Gaieb，Abigail C. Dommer，Rommie E. Amaro和Gregory A.冒险，1月2021年1月5日，生物物理学杂志。
DOI: 10.1016 / j.bpj.2020.10.048
Biorxv：10.1101 / 2020.10.02.323915

资金：国家理学基金会，国立卫生研究院，富尔萨研究室，乌克萨San Diego Moore的癌症中心