Ancora oggi, a distanza di un anno, il Covid-19 ancora mostra alcuni misteri. Rimane ancora da capire come si forma, come entra nella cellula ospite, come poi germoglia all’interno della cellula stessa. La modellazione computazionale combinata con dati sperimentali fornisce informazioni su questi comportamenti.
Un nuovo modello multiscala a grana grossa del virione completo SARS-CoV-2, è stato sviluppato per la prima volta utilizzando supercomputer. Il modello offre agli scienziati il potenziale per nuovi modi per sfruttare le vulnerabilità del virus. L’obiettivo era quello di capire come funziona olisticamente una particella intera.
Covid-19, nuovo modello sfrutta la vulnerabilità del virus per capirlo
I ricercatori hanno sviluppato un modello a grana grossa dal basso verso l’alto in cui hanno preso informazioni da simulazioni di dinamica molecolare a livello atomistico e da esperimenti. Un modello a grana grossa risolve solo gruppi di atomi, rispetto alle simulazioni di tutti gli atomi, in cui viene risolta ogni singola interazione atomica. I primi risultati dello studio mostrano come le proteine spike sulla superficie del virus si muovono in modo cooperativo. Non si muovono in modo indipendente come un mucchio di movimenti casuali e non correlati, lavorano insieme.
Questo movimento cooperativo delle proteine spike ci informa su come il Covid-19 esplora e rileva i recettori ACE2 di una potenziale cellula ospite. L’obiettivo finale del modello sarebbe, come primo passo, studiare le attrazioni virioniche iniziali e le interazioni con i recettori ACE2 sulle cellule e capire le origini di tale attrazione e come queste proteine lavorano insieme per passare al processo di fusione del virus.
Il vantaggio del modello a grana grossa è che può essere da centinaia a migliaia di volte più efficiente dal punto di vista computazionale rispetto al modello interamente atomico. I risparmi computazionali hanno permesso al team di costruire un modello del coronavirus molto più grande che mai, su scale temporali più lunghe di quanto è stato fatto con i modelli interamente atomici.
Meccanismi alla base dell’infezione
Il modello olistico sviluppato è iniziato con modelli atomici dei quattro principali elementi strutturali del virione SARS-CoV-2: le proteine spike, membrana, nucleocapside e busta. Questi modelli atomici sono stati quindi simulati e semplificati per generare il modello completo a granulometria. Ciò consentirà a noi e ad altri di simulare su scale temporali più lunghe necessarie per simulare effettivamente il virus che infetta una cellula.
Le informazioni forniscono ai ricercatori aiuta a comprendere i meccanismi di base dell’infezione virale. È anche utile per la progettazione di farmaci più sicuri e migliori per curare la malattia e prevenirla. Una cosa che ad oggi preoccupa sono le varianti del Regno Unito e del Sud Africa. Presumibilmente, con una piattaforma di calcolo come quella che abbiamo sviluppato qui, possiamo valutare rapidamente quelle varianze, che sono cambiamenti degli amminoacidi. Si spera di poter comprendere abbastanza rapidamente i cambiamenti che queste mutazioni causano al virus e quindi si spera di aiutare nella progettazione di nuovi vaccini modificati in futuro.
Foto di Thanasis Papazacharias da Pixabay
