El Laboratori de Biofísica Computacional del Grup de Recerca en Informàtica Biomèdica (GRIB) de la UPF-IMIM, dirigit per  Gianni De Fabritiis , aconsegueixen explicar mitjançant tècniques de simulació molecular, un pas molt concret en el procés de maduració dels virions del VIH, és a dir com les noves partícules del virus inert que es formen, es converteixen en infeccioses. Això és essencial per entendre la seva replicació.

Els resultats es publiquen en l'última edició de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) i poden ser claus en el disseny de futurs nous fàrmacs antiretrovirals.

Els virions han de madurar per esdevenir infecciosos

Els virions del VIH esdevenen madurs i infecciosos a través de l'acció d'una proteïna anomenada VIH proteasa. Aquesta actua com unes "tisores", tallant la llarga cadena de proteïnes que formen el VIH, en proteïnes individuals que formaran l'estructura infecciosa de nous virions.

Segons Gianni De Fabritiis, "un dels aspectes més intrigants de tot el procés de maduració del VIH, és com la VIH proteasa s'allibera, és a dir com la" proteïna tisores" apareix per primera vegada, ja que aquesta també forma part inicialment de la llarga cadena de proteïnes que formen els nous virions del VIH".

Els autors del treball han estat capaços, mitjançant un software per simulacions moleculars (ACEMD) i utilitzant una tecnologia anomenada GPUGRID.net, de demostrar que les primeres "proteïnes tisores" es poden tallar elles mateixes de dins la cadena de proteïnes. Això ho fan unint a la seva pròpia part activa, un dels seus finals connectats (el N-terminus), i tallant després l'enllaç químic, que els connecta amb la resta de la cadena.

Aquest és l'inici de tot el procés de maduració del VIH i "si som capaços d'aturar el VIH proteasa mentre encara està en procés de maduració, impedirem que les partícules víriques o virions arribin a madurar i per tant puguin infectar", han manifestat els autors del treball.

Una plataforma de voluntaris que han cedit capacitat de càlcul per a l'estudi

El treball s'ha realitzat utilitzant la plataforma de càlcul voluntari distribuït GPUGRID.net, que consisteix en aprofitar per a la investigació, la potència de milers d'unitats de processament gràfic Nvidia GPU accelerators, cedida voluntàriament pels propietaris de múltiples ordinadors domèstics mentre no la necessiten.

Seria com disposar d'un superordinador virtual. Això permet que la potència de càlcul sigui unes 10 vegades superior a la generada amb els ordinadors normals i com a conseqüència que és redueixin  les despeses de la investigació proporcionant un nivell de potència computacional que abans només es podia obtenir utilitzant superordinadors multimilionaris.

Els investigadors utilitzen aquesta potència de càlcul per processar grans quantitats de dades i generar simulacions moleculars d'alta complexitat. Concretament en aquest cas, han realitzat milers de simulacions computacionals, cadascuna per centenars de nanosegons (la mil milionèsima part d'un segon) per poder estudiar un procés que en total dura gairebé un milisegon.

Segons els investigadors, aquest descobriment en el procés de maduració del VIH, proporciona un camí alternatiu en el disseny de futurs fàrmacs, que es basarien en la utilització d'aquests nous mecanismes moleculars. Per ara, aquest treball ens proporciona una major comprensió d'un pas clau en el cicle de la vida del VIH, un virus que ataca directament i debilita el sistema immunològic del nostre organisme convertint-lo en vulnerable a gran nombre d'infeccions i que afecta a milions de persones a tot el món.

Segueix GPUGRID.net a: http://facebook.com/gpugrid

Article de referència:

S Kashif Sadiq, Frank Noe i Gianni De Fabritiis (2012), " Kinetic characterization of the critical step in HIV-1 protease maturation ", PNAS, DOI:10.1073/pnas.1210983109.  

Altres e-notícies relacionades:

La simulació molecular esdevé clau per al disseny de nous fàrmacs