[ad_1]

در اوج همه گیری جهانی با COVID-19 ، ارزیابی اینکه افراد خارج از آفریقا چقدر خوش شانس بودند که از بیماری کشنده ویروس ابولا جلوگیری کردند ، دشوار است. این قربانیان خود را به زودی پس از عفونت با استفراغ گسترده یا اسهال ، که منجر به مرگ از دست دادن مایعات در حدود 50٪ از افراد مبتلا می شود ، ضعیف می کند. ویروس ابولا فقط از طریق مایعات بدن منتقل می شود ، و تفاوت اساسی بین ویروس COVID-19 و ویروسی که به گسترش شیوع ابولا کمک کرده است را ذکر می کند.

اپیدمی های ابولا همچنان در آفریقای غربی شعله ور می شوند ، اگرچه واکسن در دسامبر سال 2019 تولید شد و بهبود مراقبت و مهار آن به کنترل ابولا کمک کرده است. شبیه سازی های ابر رایانه توسط تیمی از دانشگاه دلاور ، که شامل دانشجویی است که توسط برنامه XSEDE EMPOWER پشتیبانی می شود ، به این ترکیب افزوده و به شکستن دفاعی مواد ژنتیکی پیچیده ابولا کمک می کند. این مطالعه جدید می تواند به موفقیت در درمان و بهبود واکسن های ابولا و سایر بیماری های ویروسی کشنده مانند COVID-19 کمک کند.

خوان آر پریلا ، استادیار شیمی و بیوشیمی در دانشگاه دلاور ، گفت: “یافته های اصلی ما مربوط به پایداری نوکلئوکپسید ابولا است.” پریلا یکی از نویسندگان مطالعه ای است که در اکتبر 2020 در AIP منتشر شده است مجله فیزیک شیمی. این ماده بر روی نوکلئوکپسید ، پوسته پروتئینی محافظت کننده از دفاع بدن ، ماده ژنتیکی که ابولا برای تولید مثل استفاده می کند ، تمرکز دارد.

پریلا گفت: “آنچه ما دریافتیم این است که ویروس ابولا برای تنظیم ثبات نوکلئوکپسید با تشکیل فعل و انفعالات الکترواستاتیک با RNA خود ، ماده ژنتیکی ، تکامل یافته است.” “تعاملی بین RNA و نوکلئوکپسید وجود دارد که آن را در کنار هم نگه می دارد.”

مانند ویروس های کرونا ویروس ابولا برای تکمیل چرخه حیات خود به نوکلوکپسید میله ای و مارپیچی بستگی دارد. به طور خاص ، پروتئین های ساختاری ، به نام نوکلئوپروتئین ها ، در یک آرایش مارپیچی جمع می شوند تا کپسوله ژنوم RNA ویروسی تک رشته ای (ssRNA) که نوکلئوکپسید را تشکیل می دهد.

تحقیقات پریلا و تیم تحقیقاتی وی به دنبال تعیین کننده های مولکولی پایداری نوکلئوکپسید مانند نحوه بسته بندی مواد ژنتیکی ssRNA ، پتانسیل الکترواستاتیک سیستم و ترتیب بقایای مارپیچ هستند. این دانش برای ایجاد عوامل جدید درمانی علیه ابولا ضروری است. با این حال ، این بینش حتی برای بهترین آزمایشگاه های آزمایشی جهان نیز غیرقابل دسترسی است. با این حال ، شبیه سازی های رایانه ای می تواند این خلا را پر کند و می کند.

یکی از نویسندگان این مطالعه ، تانیا نسترووا ، محقق مقطع کارشناسی در آزمایشگاه پریلا گفت: “شما می توانید کار شبیه سازی را به عنوان یک ادامه تئوری کار تجربی در نظر بگیرید.” وی گفت: “ما دریافتیم كه RNA بار منفی زیادی دارد و از طریق برهمكنش الكترواستاتیك با نوكلئوپروتئینهای دارای بار مثبت مثبت ، به ثبات نوكلئوكپسید كمك می كند.”

نسترووا از طریق بورس مشاوره ، ایجاد فرصت های شغلی ، آموزشی و پژوهشی (EMPOWER) XSEDE بودجه ای را دریافت کرد که از دانشجویان شرکت کننده در کار واقعی XSEDE پشتیبانی می کند.

وی گفت: “این یک برنامه موثر بود.” “ما در این تابستان از منابع محاسباتی مانند Bridges استفاده کردیم. ما همچنین برای ادامه پیشرفت خود مرتباً با هماهنگ کننده ارتباط برقرار می کردیم.”

این تیم یک شبیه سازی از پویایی مولکولی نوکلئوکپسید ابولا ، سیستمی که شامل 4.8 میلیون اتم است ، ایجاد کردند. آنها از ساختار میکروسکوپ الکترونی برقی ویروس ابولا ، که در اکتبر 2018 در نیچر منتشر شد ، برای داده های خود در ساخت مدل استفاده کردند.

Chaoi Xu ، دانشجوی دکتری آزمایشگاه پریلا ، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: “ما دو سیستم ساختیم.” “یک سیستم نوکلئوکپسید ابولا با RNA است. و سیستم دیگر فقط یک نوکلئوکپسید به عنوان کنترل است.”

سو توضیح داد: “هنگامی که کل لوله را ساختیم ، هر هسته را در یک محیط سلول مانند قرار می دهیم.” آنها اساساً یون های کلرید سدیم را اضافه می کنند و سپس غلظت را متناسب با غلظت سیتوپلاسم تنظیم می کنند. آنها همچنین یک جعبه آب در داخل نوکلئوکپسید قرار می دهند. سو افزود: “و سپس ما یک شبیه سازی بسیار قدرتمند انجام دادیم.”

NSF با بودجه Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) تیم ابر رایانه ای سیستم Stampede2 را در مرکز محاسبات تگزاس در تگزاس و سیستم Bridges Pittsburgh در مرکز ابر رایانه پیتسبورگ را منتشر کرد.

سو گفت: “ما به خاطر ابررایانه های ارائه شده توسط XSEDE بسیار ممنون هستیم كه این كار را امكان پذیر كرد. XSEDE همچنین از طریق دوره های آنلاین آموزش هایی را ارائه داد كه مفید بود.”

Xu ادامه داد: “در Stampede2 ، ما می توانیم شبیه سازی صدها یا حتی هزاران گره را اجرا کنیم.” وی گفت: “این به ما امکان می دهد شبیه سازی ها را روی سیستم های بزرگتر مانند نوكلئوكپسید ابولا انجام دهیم. انجام این شبیه سازی به صورت محلی غیرممكن است. این بسیار مهم است.”

نسترووا افزود: “من دوست دارم که چگونه با Bridges ، هنگام شروع یک شبیه سازی ، می توانید از زمان پایان و زمان شروع آن آگاه باشید.” وی گفت این برای ایجاد اسکریپت های Slurm مفید است که به مدیریت و برنامه ریزی کارها در خوشه های محاسباتی کمک می کنند.

سو افزود: “ما به تازگی از Frontera برای پروژه ابولا استفاده كردیم.” Frontera پیشرو در سیستم TAC 1 Tier 1 NSF است ، که توسط Top500 در رتبه 9 جهانی قرار دارد. وی گفت: “این قدرتمندتر است زیرا از آخرین معماری CPU برخوردار است. و بسیار سریع است.”

پریلا گفت: “Frontera بخشی از زیرساخت های TACC است.” “ما می دانستیم که چه ابزارهای توسعه ای وجود دارد ، همچنین سیستم صف و ظرافت های دیگر این ماشین ها. این کمک زیادی کرد. از نظر معماری ، ما با Stampede2 آشنا هستیم ، اگرچه ماشین متفاوتی است. تجربه ما با Stampede2 به ما امکان داد سریع شروع به استفاده از Frontera کنید. “

تیم تحقیقاتی فعل و انفعالات اتم ها را در نوکلوکپسید ویروس ابولا شبیه سازی کرده و نحوه تغییر آنها را در طول زمان اندازه گیری می کند و اطلاعات مفیدی در مورد فعل و انفعالات اتمی ارائه می دهد. یکی از مواردی که آنها دریافتند این بود که بدون RNA ، نوکلئوکپسید ویروس ابولا شکل لوله ای خود را حفظ کرد. اما بسته بندی مونومرهای نوکلئوپروتئین خراب شده و تقارن مارپیچی آن از بین می رود. با RNA ، مارپیچ خود را حفظ کرد. نتایج نشان می دهد که اتصال RNA مارپیچ را تثبیت کرده و ساختار نوکلوکپسیدی ویروس ابولا را حفظ می کند.

این تیم همچنین تعاملات مهمی بین باقی مانده های نوکلئوپروتئین و ssRNA و همچنین فعل و انفعالات بین دو نوکلئوپروتئین را پیدا کرد.

“دو نوع رابط بین جفت هسته های هسته ای وجود دارد که مارپیچ را تشکیل می دهند. ما متوجه شده ایم که کدام یک از این رابط ها نقش مهمتری دارد. ما می توانیم آن رابط را هدف قرار دهیم تا مارپیچ را بی ثبات کند ، یا مارپیچ را تا حدی تثبیت کنیم که ویروس نوکلئوکپسید قابل تجزیه نیست. “، نیدی کتیال ، همکار فوق دکترا در آزمایشگاه پریلا ، گفت:

ویروس ابولا یک ارگانیسم سرسخت است زیرا ساختار ماکرومولکولی خود را به شدت تنظیم می کند. Perilla پیشنهاد می کند که به جای تلاش برای ایجاد داروهایی که نوکلئوکپسید را از بین می برند ، یک استراتژی خوب انجام خلاف این است.

وی گفت: “اگر آن را بیش از حد پایدار کنید ، برای از بین بردن ویروس کافی است.” وی با قرض گرفتن یک استراتژی از تجربه خود در تحقیقات اچ آی وی ، می خواهد اهداف دارویی را پیدا کند که ویروس ابولا را بیش از حد تثبیت کرده و از انتشار مواد ژنتیکی آن جلوگیری می کند ، این یک گام اساسی در تولید مثل آن است.

نرده ها استراتژی مشابهی را برای سایر عوامل بیماری زا که دقیقاً تنظیم شده اند ، مانند ویروس های کرونا ویروس و هپاتیت B پیشنهاد داده اند. ” برای دارویی که آن را خفیف یا بیش از حد ثابت می کند “، گفت Perilla.

با نگاه به جلو ، پریلا نشان داد كه آزمایشگاه وی مشخصات دقیق توالی ssRNA و اینكه آیا به كپسول هسته ای ویروس ابولا پایداری می دهد را از نزدیک بررسی می كند. اگر این اتفاق بیفتد ، بعضی مناطق ممکن است ابتدا در معرض قرار گرفته و رونویسی شوند ، شبیه آنچه در هسته سلول اتفاق می افتد. پریلا گفت که این یک ویروس “ناشناخته” و رفتار فوق العاده پیشرفته در رابطه با RNA است که نسخه برداری را تنظیم می کند.

Perilla گفت: “ما می دانیم که عوامل بیماری زای بیشتری وجود خواهد داشت که بخصوص با ویروس های کرونا ویروس ادامه می یابد و می توانند دنیا را متوقف کنند. این برای جامعه ای مفید است که توانایی مطالعه نه تنها یک ویروس ، بلکه با استفاده از این تکنیک ها برای مطالعه ویروس جدید ، چیزی مانند ویروس های کرونا. علاوه بر این ، توانایی آموزش دانشجویان جدید مانند Tanya ، ارزش مالیات دهندگان را از نظر آموزش نسل بعدی ، انتقال دانش از ویروس های دیگر و مبارزه با مشکلات موجود فراهم می کند. “

[ad_2]

منبع: unbox-news.ir