Investigadores de la Universidad de Delaware, utilizando recursos de supercomputación y colaborando con científicos de la Universidad de Indiana, han adquirido nuevos conocimientos sobre el virus que causa la hepatitis B y la "bola puntiaguda" que encierra el modelo genético del virus.

La investigación, que se ha publicado en línea, ya disponible, por la revista de la American Chemical Association Biología química ACS , proporciona información sobre cómo se ensambla la cápside, una capa de proteína que protege el plano y también impulsa la entrega de la misma para infectar una célula huésped.

Las simulaciones por computadora realizadas por los científicos de la UD investigaron los efectos de una mutación que perjudica el proceso de ensamblaje. Junto a colaboradores, los investigadores revelaron que la región de la proteína que contiene la mutación, la espiga, puede comunicarse con la región de la proteína que se enlaza con otras subunidades para ensamblar la cápside. Encontraron evidencia de que un cambio en la forma de la proteína de la cápside la cambia a un estado "encendido" para el ensamblaje.

Los científicos creen que la cápside es un objetivo importante en el desarrollo de medicamentos para tratar la hepatitis B, una infección incurable y potencialmente mortal que afecta a más de 250 millones de personas en todo el mundo.

"La cápside parece una bola puntiaguda, con 120 dímeros de proteínas que se ensamblan para formarlo; cada dímero contiene un pico, "dijo Jodi A. Hadden-Perilla, profesor asistente en el Departamento de Química y Bioquímica de la UD y coautor del nuevo artículo. "La cápside es clave para el ciclo de infección del virus. Si pudiéramos interrumpir el proceso de ensamblaje, el virus no podría producir copias infecciosas de sí mismo ".

Los investigadores de la Universidad de Indiana habían estado estudiando los dímeros, que son de dos partes, Estructuras moleculares en forma de T, e investigar si una mutación podría activar o desactivar un interruptor para encender el mecanismo de ensamblaje de la cápside. Trabajaron con el grupo de Hadden-Perilla, que ejecutó simulaciones por computadora para explicar cómo los cambios en la estructura de la proteína inducidos por la mutación afectaron la capacidad de ensamblaje de la cápside.

"Lo que aprendimos es que esta mutación altera la estructura del pico en la parte superior del dímero, "Hadden-Perilla dijo." Esta mutación ralentiza el ensamblaje, que en realidad involucra una región de la proteína que está lejos del pico. Está claro que estas dos regiones están conectadas. Un cambio en la forma de la proteína. particularmente en el pico, puede activar o desactivar el ensamblaje ".

Su equipo hizo su trabajo utilizando la supercomputadora Blue Waters apoyada por la National Science Foundation en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, la supercomputadora más grande de cualquier campus universitario del mundo, para realizar lo que se conoce como simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos.

Las simulaciones de dinámica molecular permiten a los investigadores estudiar la forma en que se mueven las moléculas para aprender cómo llevan a cabo sus funciones en la naturaleza. Las simulaciones por computadora son el único método que puede revelar el movimiento de los sistemas moleculares hasta el nivel atómico y, a veces, se las denomina "microscopio computacional".

El papel, titulado "La integridad de la interfaz intradímero del dímero de la proteína de la cápside del virus de la hepatitis B regula el autoensamblaje de la cápside, "se puede ver en el sitio web de la revista.

De Colombia a UD

Para la estudiante de doctorado Carolina Pérez Segura, un coautor del artículo, Trabajar con datos de las simulaciones de supercomputadoras fue el tipo de experiencia de investigación que la llevó primero a la Universidad de Delaware y luego la inspiró a quedarse.

Ella examinó numerosas simulaciones y grandes cantidades de datos para investigar el efecto de la mutación y "hizo algunos descubrimientos importantes, "Hadden-Perilla dijo." La lanzamos al fondo de mi nuevo grupo de investigación [el verano pasado], e hizo un gran trabajo ".

Pérez Segura llegó a la UD como participante del Programa de Investigación de Verano Latinoamericano de la Universidad. Egresado de la Universidad Nacional de Colombia (Universidad Nacional de Colombia), el programa marcó su primera salida de Colombia y, Por supuesto, su primera vez viajando en avión. Planeaba realizar una investigación bajo la tutela de Hadden-Perilla durante un par de meses y luego regresar a casa.

Pero, ella dijo, la experiencia fue tan significativa para ella que canceló su boleto de avión a casa y se quedó para trabajar como académica visitante con Hadden-Perilla mientras se postulaba para el programa de doctorado en química de la UD. Fue aceptada y comenzó sus estudios durante el semestre de primavera.

Fue su fascinación por la química computacional lo que la llevó a Delaware, ella dijo, y el trabajo con supercomputadoras que la hizo decidir continuar esa investigación.

"Mientras era estudiante, Elegí esa rama de la química como el tipo de carrera que quería, "dijo Pérez Segura, que trabajó con un grupo de investigación en el campo, a menor escala, en Colombia. "Cuando me presentaron la idea de que las matemáticas y la física pueden ayudarlo a comprender los procesos biológicos, Sabía que eso era lo que quería hacer.

"Pensé que era realmente asombroso poder explicar los procesos biológicos con números y computadoras. Quería aprender más, y aquí, hay muchas más oportunidades de aprenderlo ".

Aunque las restricciones sociales y de viaje impuestas por la pandemia del coronavirus (COVID-19) han limitado su capacidad para experimentar plenamente la vida y la cultura estadounidenses, dijo que su experiencia en la UD sigue siendo muy positiva. Ella está ansiosa por poder salir más, practicar su inglés y sentirse parte de la cultura estadounidense, pero mientras tanto, ella está ocupada con una investigación interesante, ella dijo.

Actualmente también está trabajando en una investigación que Hadden-Perilla está llevando a cabo sobre el virus que causa COVID-19.

"Es inusual que un estudiante sea aceptado en nuestro programa de posgrado 'fuera del ciclo, 'comenzando en el semestre de primavera, ", Dijo Hadden-Perilla." Pero Carolina es excepcional ".