Lorenzo Casalino (UCSD), TACC

Wetenschappers bereiden een enorm computermodel voor van het coronavirus waarvan ze verwachten dat het inzicht zal geven in hoe het in het lichaam infecteert. Ze hebben de eerste stappen gezet, de eerste delen van het model getest en de code geoptimaliseerd op de Frontera supercomputer aan de Universiteit van Texas in het Texas Advanced Computing Center (TACC) in Austin.

Rommie Amaro (hoogleraar uit San Diego) leidt de inspanningen om het eerste complete volledig atoommodel van de SARS-COV-2 coronavirus-envelop, de buitenste component, te bouwen. ‘Als we een goed model hebben voor hoe de buitenkant van het deeltje eruit ziet en hoe het zich gedraagt, krijgen we een goed beeld van de verschillende componenten die betrokken zijn bij moleculaire herkenning.’ Moleculaire herkenning houdt in hoe het virus interacties heeft met de angiotensineconversie-enzym 2 (ACE2)-receptoren en mogelijk andere doelwitten in het gastheercelmembraan.

Prof. dr. Amaro verwacht dat het coronavirusmodel ongeveer 200 miljoen atomen zal bevatten, een ontmoedigende onderneming, aangezien de interactie van elk atoom met elkaar moet worden berekend. De workflow van haar team heeft een hybride of integrale modelaanpak.

‘We proberen gegevens met verschillende resoluties te combineren in één samenhangend model dat kan worden gesimuleerd op faciliteiten van leiderschapsklasse zoals Frontera’, zei Amaro. “We beginnen in feite met de individuele componenten, waarbij hun structuren zijn opgelost met atomaire of bijna atomaire resolutie. We krijgen elk van deze componenten voorzichtig in bedrijf en in een staat waarin ze stabiel zijn. Vervolgens kunnen we ze in de grotere envelop introduceren. simulaties met naburige moleculen.”

Op 12 en 13 maart 2020 voerde het Amaro Lab simulaties van moleculaire dynamica uit op maximaal 4.000 knooppunten, of ongeveer 250.000 verwerkingskernen, op Frontera. Frontera, de # 5 beste supercomputer ter wereld en de belangrijkste academische supercomputer volgens de ranglijst van november 2019 van de Top 500-organisatie, is het hoogwaardige computersysteem van leiderschap dat wordt ondersteund door de National Science Foundation.

‘Simulaties van die omvang zijn alleen mogelijk om op een machine als Frontera te draaien of op een machine, mogelijk bij het ministerie van Energie,’ zei Amaro. “We hebben direct contact opgenomen met het Frontera-team, en ze hebben ons met veel genoegen de prioriteit gegeven om te benchmarken en de code te optimaliseren, zodat deze simulaties zo efficiënt mogelijk kunnen worden uitgevoerd, zodra het systeem eenmaal actief is.”

“Het is zeker spannend om aan een van deze splinternieuwe machines te werken. Onze ervaring tot nu toe was erg goed. De eerste benchmarks waren echt indrukwekkend voor dit systeem. We gaan door met het optimaliseren van de codes voor deze ultragrote systemen zodat we uiteindelijk nog betere prestaties kunnen krijgen. Ik zou zeggen dat het werken met het team van Frontera ook fantastisch is geweest. Ze staan klaar om te helpen en reageren buitengewoon snel tijdens dit kritieke tijdvenster. Het was een zeer positieve periode ervaring, ‘zei Amaro.

“Het is een briljante test van onze methoden en ons vermogen om ons aan nieuwe gegevens aan te passen en dit meteen van de grond te krijgen,” zei Amaro. “Het kostte ons een jaar of langer om de influenza-virale envelop op te bouwen en op de nationale supercomputers te krijgen. Voor influenza gebruikten we de Blue Waters-supercomputer, die in zekere zin de voorloper was van Frontera. Het werk echter met het coronavirus verloopt uiteraard veel sneller. Dit is mogelijk gemaakt, mede dankzij het werk dat we eerder aan Blue Waters hebben gedaan. “

Amaro zei: “Deze simulaties zullen ons nieuwe inzichten geven in de verschillende delen van het coronavirus die nodig zijn voor ineffectiviteit. En waarom dat ons interesseert, is dat als we deze verschillende kenmerken kunnen begrijpen, wetenschappers een betere kans hebben om nieuwe medicijnen te ontwerpen; om te begrijpen hoe huidige medicijnen werken en mogelijke combinaties van medicijnen.”

Bron: TACC

Geef een reactie

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap