Geballte Computerpower gegen SARS-CoV-2
Die ersten Impfstoffe schüren die Hoffnung auf ein baldiges Ende der Pandemie, wirksame Medikamente gegen die Krankheit lassen jedoch bisher auf sich warten. Nun haben sich Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des europäischen Konsortiums EXSCALATE4CORONAVIRUS (E4C), des “Human Brain Project” und anderer europäischer Forschungsinstitute zusammengeschlossen, um wirksame Moleküle ausfindig zu machen, die die SARS-CoV-2-Hauptprotease hemmen – ein vielversprechendes Angriffsziel für antivirale Medikamente.
„Proteine sind keine starren Gebilde“, erklärt Prof. Giulia Rossetti (Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Computational Biomedicine, und Jülich Supercomputer Centre), eine der Hauptautor/-innen der Studie. „Sie sind dreidimensional, ständig in Bewegung und äußerst flexibel. So kann eine Mutation fern des aktiven Zentrums dennoch dessen Plastizität und Bindungseigenschaften substanziell verändern.“
Um genauer zu verstehen, welche weiteren Faktoren die Form und Funktion des Enzyms beeinflussen, untersuchte die Gruppe von Rebecca Wade vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) gemeinsam mit dem Jülicher Team und Forschenden des Stockholmer Royal Institute of Technology (KTH) mehr als 30.000 mögliche räumliche Anordnungen seiner dreidimensionalen Form. Dabei half den Forschenden das Analysewerkzeug TRAPP, das am HITS entwickelt wurde, die „Einzelschnappschüsse“ zu ordnen und die am besten passenden Strukturen zu finden, die dann von Giulia Rosetti und ihrem Team am Forschungszentrum Jülich gescreent wurden. „Das ist wie ein Trickfilm, der aus vielen Einzelschnappschüssen zusammengesetzt ist“, erklärt Rossetti. „So haben wir berechnet, welche Moleküle theoretisch in diese möglichen Formationen hineinpassen könnten.“
Dieses Forschungsprojekt zeigt einmal mehr den Wert interdisziplinärer transeuropäischer Netzwerke und Infrastrukturen wie EXSCALATE4CORONAVIRUS und HBP, wenn es darum geht Expertise und Ressourcen effektiv zu bündeln und neue Ansätze für die Wirkstoffforschung zu entwickeln. Und so wird auch die weiterführende Forschung an diesem Projekt die FENIX-Infrastruktur des „Human Brain Project“ nutzen.
Publication in ACS Pharmacol. Transl. Sci.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsptsci.0c00215
Pressemitteilung des Forschungszentrums Jülich
Über das HITS
Das HITS (Heidelberger Institut für Theoretische Studien) wurde 2010 von dem Physiker und SAP-Mitbegründer Klaus Tschira (1940-2015) und der Klaus Tschira Stiftung als privates, gemeinnütziges Forschungsinstitut gegründet. Es betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik. Zu den Hauptforschungsrichtungen zählen komplexe Simulationen auf verschiedenen Skalen, Datenwissenschaft und -analyse sowie die Entwicklung rechnergestützter Tools für die Forschung. Die Anwendungsfelder reichen von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik. Ein wesentliches Merkmal des Instituts ist die Interdisziplinarität, die in zahlreichen gruppen- und disziplinübergreifenden Projekten umgesetzt wird. Die Grundfinanzierung des HITS wird von der Klaus Tschira Stiftung bereitgestellt.