Durchbruch im Verständnis der COVID-19-Proteine
Forscher haben eine revolutionäre Datenbank für Molekulardynamiksimulationen veröffentlicht
BioExcel-CV19 wurde entwickelt, um den dringenden Bedarf an Einblicken in die molekularen Feinheiten der SARS-CoV-2-Infektion zu decken, und ist ein Repository für Molekulardynamik-Simulationen (MD). Forscher des IRB Barcelona unter der Leitung von Dr. Modesto Orozco haben diese Datenbank mit über 10.000 Trajektorien aufgebaut, die wichtige Flexibilitätsinformationen enthalten, die für das Verständnis der Rolle von Schlüsselproteinen des Virus, wie dem Spike-Protein, der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) und der RNA-abhängigen RNA-Polymerase (RdRp), unerlässlich sind.
Domänendarstellung des SARS-CoV-2-Spike-Proteins in der Draufsicht, verfügbar in der neuen BioExcel-CV19 Molecular Dynamics Database.
IRB Barcelona, CC BY-NC-ND
"Diese Datenbank stellt einen Wandel bei den Molekulardynamik-Datenbanken dar, da sie für große Systeme und lange Trajektorien ausgelegt ist und sich nahtlos in moderne MD-Simulationen integrieren lässt", erklärt Dr. Modesto Orozco, Leiter des Labors für molekulare Modellierung und Bioinformatik am IRB Barcelona und Professor an der Universität Barcelona. "Es vereint Trajektorien, die von verschiedenen Forschungsgruppen beigesteuert wurden, und zeigt einen kollaborativen Ansatz, der wissenschaftliche Entdeckungen vorantreibt", fügt er hinzu.
Der in Nucleic Acids Research veröffentlichte Artikel hebt nicht nur die Funktionen von BioExcel-CV19 hervor, sondern unterstreicht auch die Bedeutung der Speicherung von MD-Simulationen. Gespeicherte Simulationen gewährleisten die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und erleichtern die gemeinschaftsweite Analyse. "Plattformen wie BioExcel-CV19 sollten zu einem Standard werden, ähnlich wie die Protein Data Bank (PDB) in der Strukturbiologie", erklärt Dr. Adam Hospital, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IRB Barcelona, der diese Arbeit zusammen mit Dr. Orozco geleitet hat.
Die Auswirkungen von BioExcel-CV19 erstrecken sich auf verschiedene wissenschaftliche Bereiche, darunter Virologie, Genomik, Struktur- und Molekularbiologie, Medikamentenentwicklung, biomolekulare Simulation und maschinelles Lernen (Deep Learning). Die bereitgestellten offenen Daten werden zu einer wertvollen Ressource für das Training von Modellen und beeinflussen Bereiche, die Daten für verschiedene Zwecke nutzen.
Im Bereich der biomolekularen Simulation bietet BioExcel-CV19 eine Fülle von Daten zur Verfeinerung von Algorithmen und MD-Kraftfeldern. Die Möglichkeit der Re-Analyse und Wiederverwendung von Daten eröffnet Wege für neue Entdeckungen und Meta-Analysen und macht BioExcel-CV19 zu einem wertvollen Aktivposten für die wissenschaftliche Gemeinschaft.
Zukünftige Bemühungen des Labors werden sich auf die Weiterentwicklung von BioExcel-CV19 konzentrieren, um sicherzustellen, dass es sich mit der sich ständig verändernden Landschaft der COVID-19-Forschung weiterentwickelt. Die Datenbank wird laufend mit neuen Simulationen und von den Nutzern vorgeschlagenen Analysen aktualisiert, um die Zusammenarbeit und die Entdeckungen zu fördern.
BioExcel-CV19 dient auch als Prototyp für ein ehrgeiziges Projekt namens MDDB. Dieses vom IRB Barcelona koordinierte europäische Projekt zielt darauf ab, ein europäisches Repository für Biosimulationsdaten zu schaffen. Mit einem Konsortium, dem die Universität Oxford, das Barcelona Supercomputing Center (BSC), CECAM, EMBL-EBI, KTH und Nostrum Biodiscovery (NBD) angehören, stellt MDDB einen bahnbrechenden Schritt in Richtung föderierter und verteilter Infrastrukturen dar.
BioExcel-CV19 ist ein webbasiertes Portal, das den Nutzern die Möglichkeit bietet, Daten interaktiv zu erkunden und abzufragen.
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