Dec. 21st, 2018

paroh: (Default)
[personal profile] paroh
Автор: исследовательская группа OpenZika
20 декабря 2018 г.

Кратко
Новые исследовательские модели, новые студенты, новые публикации, новые совместные работы и постоянный анализ данных - все это подробно описано в этой всеобъемлющей новейшей информации от исследовательской группы OpenZika.

Текущая работа лаборатории

Д-р Исследовательская группа Каролины Андраде, LabMol, работает над анализом данных, сгенерированных проектом OpenZika. Д-р Мелина Моттин ведет эту задачу.

Мы анализируем виртуальный экран от OpenZika против белка ZIKV NS5, ключевого вирусного фермента, который необходим для созревания вируса и формирования инфекционных вирусных частиц. Полноразмерный белок NS5 содержит два домена, представляющих две разные мишени: NS5 метилтрансферазу и NS5 полимеразу. NS5 метилтрансферазный домен метилирует или присоединяет метильные (CH3) радикалы к кэп-структуре РНК; и домен полимеразы NS5 синтезирует вирусную РНК и, таким образом, важен для выживания ZIKV и установления инфекции в клетках-хозяевах.

Нам ассистируют другие бразильские исследователи, которые помогают анализировать большие данные, полученные в результате расчетов стыковок из World Community Grid. Профессор Рузвельт Алвес да Силва (Федеральный университет Гояс), доктор Жоао Х. Мартинс Сена (Фонд Освальдо Крус, FIOCRUZ) и доктор Педро Торрес (Кембриджский университет) помогает доктору Моттин и команде LabMol обрабатывать огромное количество данных, которые мы генерируем. Кроме того, наш новый магистр, Бруно Соуза, обучается у доктора Mottin. Она уже анализирует данные и готовит отчеты.

К тому же, мы подготовили капсидные белки (из вирусов Зика, Денге и Западного Нила), чтобы «накормить зверя» (то есть продолжать создавать рабочие места для стыковки, которые вы все кранчите для нас), и выполнить расчеты по стыковке. Капсидные белки флавивируса не имеют ингибиторов, которые совместно кристаллизуются, поэтому мы выполнили предсказание связывания карманных структур капсидной структуры ZIKV. Были определены два связанных кармана. Затем мы представили стыковочные работы, связанные с карманом 1 и 2 капсидного белка, с базой данных ZINC15 (содержащей 30,2 миллиона соединений).

Д-р Моттин посещает доктора Ekins

(Слева направо) Сотрудники Фармацевтической лаборатории Сотрудничества Кимберли Цорн и доктор Томас Лейн; Д-р Мелина Моттин из LabMol; и главный научный сотрудник доктор Шон Экинс сфотографированы в Фармацевтической лаборатории Collaborations в Северной Каролине

Д-р Моттин провела почти месяц в качестве приглашенного исследователя в лаборатории доктора Шона Экинса в Северной Каролине. Она работала над моделями Байеса и Рэндома для Зика, Денге и Эболы, используя общедоступные данные. Основная цель этой работы состояла в том, чтобы разработать и внедрить эти модели, чтобы помочь повысить эффективность окончательного выбора соединений для тестирования на вирусы. (Например, мы можем построить модель машинного обучения для Zika и связанных с ней флавивирусов, которая может помочь предсказать, какие соединения с большей вероятностью будут иметь активность целых клеток, что дополнит нашу целевую стыковку в OpenZika.) Модели теперь оптимизируются с помощью новых наборы данных, полученных из литературы и баз данных, таких как ChEMBL и PubChem, для создания новых и более надежных моделей машинного обучения для прогнозирования активности вирусов Зика и денге.

Недавно обнаружены новые ингибиторы-кандидаты

Недавно мы завершили анализ виртуального экрана от OpenZika в отношении протеазы ZIKV NS2B/NS3, ключевого вирусного фермента, необходимого для созревания вируса и образования инфекционных вирусных частиц. Приблизительно 6 миллионов соединений были состыкованы с протеазой ZIKV, за которыми следовали стыковочные фильтры на основе взаимодействия, чтобы найти соединения, которые, как было предсказано, хорошо пристыковались к аллостерическому участку. Затем мы использовали модели машинного обучения в качестве фильтров (наш набор байесовских моделей, которые предсказывают микросомальную стабильность печени мыши, отсутствие цитотоксичности и растворимости). В конечном итоге мы визуально проверили способы связывания лучших 318 соединений и сузили его до 27-и кандидатов. Эти кандидаты будут куплены и затем проанализированы нашими сотрудниками, чтобы определить их эффективность в ингибировании протеазы, а также их эффективность в клеточных анализах.

Мы также проанализировали результаты стыковки, касающиеся базы данных Chembridge (NSF) и NS5-метилтрансферазы (активные участки SAM и GTP), а также геликазы NS3 (участки ATP и РНК). Мы отфильтровали соединения с лучшим рейтингом по разработанным моделям ZIKV QSAR и провели медицинский химический осмотр отфильтрованных соединений, отобрав всего 33 соединения. Следующими шагами будет заказ этих соединений и их экспериментальное тестирование (Рисунок 1).

Рисунок 1. Рабочий процесс геликазы NS3, полимеразы NS5 и метилтрансферазы NS5 с использованием базы данных ChemBridge (~ 1 миллион соединений)

Предстоящие и недавние публикации

Недавно мы опубликовали обзорную статью под названием «Вычислительное обнаружение лекарств для вируса Зика». Эта статья была опубликована в специальном выпуске Бразильского журнала фармацевтических наук. В этой статье мы кратко подводим итог текущим усилиям по поиску вычислительных лекарств и их применения для обнаружения лекарств против ZIKV. Мы также представляем успешные примеры использования вычислительных подходов к открытию лекарств ZIKV, включая наш проект OpenZika.

В ноябре мы опубликовали основной доклад под названием «A-Z Zika Drug Discovery» в журнале Drug Discovery Today. Это всесторонний обзор недавних достижений в усилиях по открытию лекарств ZIKV, в которых подчеркивается репозиционирование лекарств и вычисление соединений, включая недавно обнаруженные ингибиторы вируса и клетки-хозяина. Также описываются и обсуждаются перспективные молекулярные мишени ZIKV, а также мишени, принадлежащие клетке-хозяину, как новые возможности для открытия лекарств ZIKV. Все эти знания не только важны для продвижения борьбы с вирусом Зика и другими флавивирусами, но и помогут научному сообществу подготовиться к следующей новой вирусной вспышке, на которую нам придется реагировать.

Д-р Экинс, доктор Андраде и доктор Моттин вместе с другими исследователями недавно опубликовали обзорный документ «Высокая пропускная способность и вычислительное воспроизведение для забытых болезней», принятый в журнале Pharmaceutical Research. В этой статье описываются усилия по перепрофилированию многих лекарств, предпринимаемые в различных лабораториях по всему миру, чтобы попытаться найти способы лечения многих тропических болезней.

Плакат д-ра Моттин в августе

Результаты проекта OpenZika были представлены на 256-м Национальном собрании ACS 19-23 августа в Бостоне, штат Массачусетс, США. Д-р Моттин выступила с устной презентацией и представила плакат под названием «OpenZika: обнаружение новых противовирусных кандидатов против вируса Зика» на сессии «Хемоинформатические подходы к улучшению обнаружения лекарств на основе натуральных продуктов».

Д-р Моттин представляет в ноябре

Д-р Моттин также выступила с устной презентацией, озаглавленной «Применение молекулярной динамики для обнаружения лекарств от вируса Зика и шистосомы Мансони», на встрече по инициативе Южной Америки по сотрудничеству в области молекулярного моделирования (SAIMS), состоявшейся в Институте Пастера, Монтевидео, Уругвай, 4-7 ноября. Встреча была отличной возможностью для обмена опытом и сотрудничества с южноамериканскими исследователями, которые работают с Zika.

Прошлые публикации и пиар

Д-р Шон Экинс представил плакат на Симпозиуме клеток: новые и вновь возникающие вирусы, 1-3 октября 2017 года, в Арлингтоне, штат Вирджиния, США, под названием «OpenZika: открытие новых противовирусных кандидатов против вируса Зика».

Наша статья на PLoS, посвященный забытым тропическим болезням, «OpenZika: проект всемирного сетевого сообщества IBM для ускорения обнаружения вируса Зика», был опубликован 20 октября 2016 года и был просмотрен более 5200 раз. Любой может получить доступ и прочитать эту статью бесплатно. Другая исследовательская работа «Иллюстрирование и гомологическое моделирование белков вируса Зика» была опубликована в F1000Research и просмотрена > 4200 раз.

В октябре 2017 года мы опубликовали исследовательскую работу под названием «Моделирование молекулярной динамики геликазы Zika Virus NS3: анализ активности участков связывания РНК» в рамках специального выпуска по флавивирусам для журнала Biochemical and Biophysical Research Communications. Это исследование геликазной системы NS3 помогло нам узнать больше об этой многообещающей цели для блокирования репликации Zika. Результаты помогут нам проанализировать виртуальные экраны, которые мы выполнили против геликазы NS3, и симуляции молекулярной динамики создало новые конформации этой системы, которые мы использовали в качестве целей на новых виртуальных экранах, которые мы выполнили в рамках OpenZika.

Новые Сотрудничества

Эти статьи и презентации помогают привлечь дополнительное внимание к проекту и стимулируют формирование новых совместных проектов.

Мы начали очень важное сотрудничество с Центром инноваций в области биоразнообразия и обнаружения лекарств (CIBFar), координируемым профессором Glaucius Oliva, который находится в Университете Сан-Паулу (USP), Бразилия, Институт физики Сан-Карлос (IFSC). Основной целью этого сотрудничества является тестирование наших соединений непосредственно в ферментных анализах с белками вируса Зика. Наши выбранные соединения тестируются, чтобы определить, могут ли они связываться с геликазой NS3 с использованием метода дифференциальной сканирующей флуоресценции (DSF) и/или могут ли они ингибировать АТФазную активность этого белка.

Другое сотрудничество было начато с бразильской группой, работающей над полусинтетическими и натуральными продуктами, во главе с профессором Луисом Октавио Регазини из Департамента химии и наук об окружающей среде, Государственный университет Сан-Паулу (UNESP) и профессором Ана Каролина Гомес Жардим из Института биомедицинских наук, Федеральный университет Уберландии (UFU), экспертом по вирусологии в проведении клеточных анализов на вирусы. Они скринят библиотеку природных и синтетических соединений, которые включают флавоноиды, алкалоиды и диариламины для оценки их противовирусного потенциала против инфекции ZIKV in vitro. Для обнаруженных экспериментальных хитов мы выполняем расчеты стыковки с использованием AutoDock Vina с белками ZIKV, используя те же протоколы и модели, которые мы разработали в проекте OpenZika. Результаты этого сотрудничества записаны в исследовательской работе, которая вскоре будет передана в научный журнал для публикации.

Д-р Шон Экинс продолжает сотрудничество с доктором Скотт Ластер и доктором Фрэнк Шолле в NC State University для изучения флавивирусов. У них есть доступ к клеточным анализам на наличие бляшек для этих вирусов. Мы также оценили несколько натуральных продуктов, которые они идентифицировали, чтобы предсказать потенциальные цели в Zika и оценить их экспериментально в лаборатории наших сотрудников, описанных выше.

Новый член студенческой команды

Как уже упоминалось выше, доктор Андраде наняла нового аспиранта Бруну Соуза для работы над проектом OpenZika. Она начала работать в лаборатории д-ра Андраде в марте 2018 года, и она с энтузиазмом изучает проект и соучаствует. Она является волонтером проекта OpenZika с устройством Android, и ее пригласили принять участие в проекте, и ее пригласили студенты и преподаватели аспирантуры, во время занятий и в ее личных социальных сетях. Она присоединилась к вызову OpenZika с World Community Grid.

Бруна Соуза и ее плакат в IX Школе молекулярного моделирования в биологических системах, в Петрополисе, Рио-де-Жанейро, Бразилия

Она представила свои новые результаты в презентации, озаглавленной «Вычислительные и экспериментальные стратегии идентификации протеаз и геликаз протеинов вирусов денге и вируса Зика». Она была выбрана для участия в IX Школе молекулярного моделирования в биологических системах (IX EMMSB), 20-24 августа, в Национальной лаборатории научных вычислений (LNCC) в Петрополисе, Рио-де-Жанейро, Бразилия.

Бруно и ее вторая постерная презентация на XV Конгрессе UFG, Гояния, Бразилия, Бразилия

Она также представила плакат под названием «Исследования молекулярной стыковки нового соединения диариламина, активного против репликации вируса Зика». 15-17 октября она участвовала в XV Конгрессе исследований, преподавания и расширения Федерального университета Гояса (UFG), где она представила плакат под названием «Молекулярная стыковка производного антраниловой кислоты против белков Zika».

Состояние расчетов

В общей сложности мы представили почти 6,8 миллиарда рабочих юнитов для стыковки, в которых участвовало 427 различных целевых участков. На наших первых экранах использовалась более старая библиотека из 6 миллионов коммерчески доступных соединений, а в наших текущих экспериментах используется новая библиотека ZINC15 из 30,2 миллиона соединений. Мы получили примерно 6,3 миллиарда таких результатов на нашем сервере. (Напомним, что между выполнением вычислений на наших машинах-добровольцах и получением результатов существует некоторая задержка, поскольку все результаты для «пакета» из примерно 10 000–50 000 различных стыковочных работ необходимо вернуть в World Community Grid, реорганизовать и затем сжать перед отправкой на наш сервер.)

До сих пор, > 80 000 добровольцев, которые пожертвовали свои свободные вычислительные мощности OpenZika, дали нам более 63 023 процессорных лет вычислений на стыковку, в настоящее время в среднем 66,3 процессорных года в день! Большое спасибо за вашу помощь!

За исключением немногих отставших, мы получили все результаты для наших экспериментов, которые включают стыковку 6 миллионов соединений против NS1, NS3 helicase (как сайта связывания РНК, так и сайта ATP), NS5 (как доменов РНК-полимеразы, так и доменов метилтрансферазы) NS2B/NS3 протеазы и капсид (связывающие карманы 1 и 2).

Спасибо всем волонтерам, которые отдают свое неиспользованное компьютерное время этому проекту! Мы ценим вашу помощь!

отсюда

Profile

Volunteer Computing ( добровольные вычисления )

July 2025

S M T W T F S
  12345
678 9101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

Most Popular Tags

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jul. 12th, 2025 05:30 am
Powered by Dreamwidth Studios