Científicos de la Universidad de Maryland (UMD) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han descubierto una forma de detectar el mecanismo molecular por el cual 5HT3A, un receptor de serotonina ubicado en la sinapsis neuronal, Está activado. Tener un modelo molecular de esta activación permitirá probar inhibidores farmacéuticos utilizando modelos informáticos en lugar de experimentos tradicionales. potencialmente reduciendo el costo y el tiempo de detección de nuevos medicamentos.

El estudio dirigido por Jeffery Klauda, profesor de Ingeniería Química y Biomolecular (ChBE) en la Universidad de Maryland (UMD), fue publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ) hoy dia. Nicolás Guros, un asistente de investigación graduado de ChBE, se desempeñó como primer autor del estudio y fue co-asesorado por Arvind Balijepalli, ingeniero mecánico en NIST.

5HT3A es un tipo de proteína conocida como canal iónico, implicado en la depresión, ansiedad y dirigido a reducir las náuseas inducidas por la quimioterapia. Regula el flujo de iones en la hendidura postsináptica de las neuronas. Los autores realizaron simulaciones por computadora de 5HT3A durante hasta 20 microsegundos, mucho más tiempo que las simulaciones anteriores realizadas para

"Si piensa en la dinámica molecular (MD) como un microscopio molecular, esto significa que podemos observar el mecanismo de activación durante x10 más que en el pasado, ", dijo Guros." Las nuevas capacidades computacionales pueden proporcionar el poder de observar la activación molecular de proteínas complejas en escalas de tiempo significativamente mayores. Cuanto más larga sea esta escala de tiempo, la mejor validación que podamos tener de los resultados experimentales para demostrar que los modelos MD son un método sólido para estudiar proteínas y probar productos farmacéuticos ".

La activación y desensibilización de proteínas como 5HT3A ocurren durante milisegundos, así que mientras más cerca de la escala de tiempo real, los científicos todavía están algo atrasados ​​en la observación de todo el ciclo de transporte de la proteína. Este estudio, sin embargo, pudo proporcionar información sobre los efectos de la unión de la serotonina en el desarrollo de un estado preactivo de 5HT3A y cómo la diversidad de lípidos de la membrana influye en la estructura y función de las proteínas.

Queda mucho espacio de simulación para explorar con estos modelos, y solo ha sido posible en los últimos años con avances en el poder computacional. Específicamente, este estudio se realizó utilizando una asignación basada en subvenciones en la supercomputadora Anton2 mantenida por el Pittsburgh Supercomuting Center (PSC) y patrocinada por la investigación DE Shaw. Los recursos informáticos tradicionales de alto rendimiento no serían capaces de alcanzar las escalas de tiempo de este estudio.

A medida que la velocidad y la potencia de la computación aumenten en el futuro, el grupo espera estudiar los efectos de los productos farmacéuticos, como granisetrón u ondansetrón, en un esfuerzo por modelar con precisión sus efectos sobre la proteína e investigar otras terapias dirigidas.