Un grupo de investigación del Centro RIKEN de Ciencias Computacionales (R-CCS) ha descubierto que los glucanos (moléculas de azúcar) desempeñan un papel importante en los cambios estructurales que tienen lugar cuando el virus que causa el COVID-19 invade las células humanas. Su descubrimiento, que se basó en simulaciones basadas en supercomputadoras, podría contribuir al diseño molecular de fármacos para la prevención y el tratamiento de COVID-19. La investigación fue publicada en el Revista biofísica .

Cuando el SARS-CoV-2, el coronavirus que causa el COVID-19, invade una célula humana, una proteína de pico en su superficie se une a una enzima llamada ACE2 en la superficie de la célula. La proteína de pico consta de tres cadenas polipeptídicas, y los glucanos (moléculas de azúcar) se adhieren a la superficie de la proteína. Aunque se cree que estos glucanos se utilizan para permitir que las proteínas se reconozcan entre sí, También se cree que los virus los utilizan para evadir el ataque de los anticuerpos.

Los análisis estructurales han demostrado que las proteínas de pico de SARS-CoV-2 tienen estructuras de forma descendente y ascendente. Estos análisis han avanzado nuestra comprensión de la estructura tridimensional de las proteínas de las espigas, pero la estructura molecular detallada de los glicanos altamente fluctuantes todavía no se comprende, y, de hecho, el papel de los glucanos en el proceso de invasión celular sigue sin estar claro.

Para comprender mejor su función, el equipo de investigación dirigido por Yuji Sugita de R-CCS llevó a cabo simulaciones de dinámica molecular para las estructuras de forma descendente y ascendente de las proteínas, utilizando dos supercomputadoras:Fugaku en el R-CCS y Oakforest-PACS en la Universidad de Tokio. Usando estas poderosas máquinas, realizaron simulaciones de dinámica molecular de las proteínas de las espigas en una escala de tiempo de 1 microsegundo (una millonésima de segundo).

De los cálculos, pudieron identificar aminoácidos específicos unidos a glicanos en la proteína de la espiga que desempeñan un papel importante en la estabilización de la estructura del dominio de unión al receptor. Sus resultados sugirieron que el cambio conformacional en la estructura de la forma Up es impulsado por la repulsión electrostática entre los dominios, y que los glicanos que estabilizan la estructura en forma de Down se desplazan y reemplazan por otros glicanos después de que se desplazan los dominios. Por lo tanto, el estudio proporcionó nuevos conocimientos sobre cómo los glucanos ayudan a estabilizar la estructura dinámica de las proteínas.

Según Sugita, "Necesitamos desarrollar mejores métodos preventivos y terapéuticos para poner fin a la pandemia. Sería muy útil poder diseñar fármacos teniendo en cuenta los cambios estructurales de las proteínas de pico". estabilizando la forma Down o inhibiendo el cambio a la forma Up, por ejemplo."

"Proyectos de investigación como este, " él añade, "Muéstrenos cómo la nueva generación de supercomputadoras poderosas nos permitirá obtener nuevos conocimientos sobre muchos fenómenos mediante la realización de simulaciones con un nivel de detalle que antes hubiera sido imposible".