Corona Forschung

Unterstützung der Forschung beim Covid19 Virus

Mit Hochdruck arbeiten Forschung und Wissenschaft daran, das Coronavirus zu verstehen: Wie ist er aufgebaut, wie funktioniert er, welche Medikamente helfen … wann kommt der Impfstoff? Nicht nur im Labor wird experimentiert, auch am Computer, beispielsweise durch Modelle und Simulationen. Dafür braucht es sehr hohe Rechenleistung. Etwas, wo jedermann daheim mithelfen kann! Digitalexperte Jörg Schieb erklärt. Video Jörg Schieb

Erläuterung:

Wir simulieren die Dynamik von COVID-19-Proteinen, um nach neuen therapeutischen Möglichkeiten zu suchen. Scrollen Sie zum Ende der Seite, um eine Liste der Möglichkeiten anzuzeigen, wie Sie helfen können.

Proteine ​​sind molekulare Maschinen, die viele Funktionen erfüllen, die wir mit dem Leben verbinden. Sie spüren die Umgebung (z. B. in Geschmack und Geruch), führen Arbeiten aus (z. B. Muskelkontraktion und Abbau von Nahrungsmitteln) und spielen strukturelle Rollen (z. B. Ihre Haare). Sie bestehen aus einer linearen Kette von Chemikalien, die als Aminosäuren bezeichnet werden und sich in vielen Fällen spontan zu kompakten, funktionellen Strukturen „falten“. Ähnlich wie bei jeder anderen Maschine bestimmen die Komponenten und Bewegungen eines Proteins die Funktion des Proteins. In diesem Fall sind die Komponenten Atome.

Viren haben auch Proteine, mit denen sie unser Immunsystem unterdrücken und sich selbst reproduzieren.

Um das Coronavirus zu bekämpfen, möchten wir verstehen, wie diese viralen Proteine ​​funktionieren und wie wir Therapeutika entwickeln können, um sie zu stoppen.

Es gibt viele experimentelle Methoden zur Bestimmung von Proteinstrukturen. Obwohl sie extrem leistungsfähig sind, zeigen sie nur einen einzigen Schnappschuss der üblichen Form eines Proteins. Aber Proteine ​​haben viele bewegliche Teile, deshalb wollen wir das Protein wirklich in Aktion sehen. Die Strukturen, die wir experimentell nicht sehen können, könnten der Schlüssel zur Entdeckung eines neuen Therapeutikums sein.

Wenn Sie Fußball als Analogie für die experimentelle Situation verwenden, ist es so, als könnten Sie nur die Spieler sehen, die für den Snap anstehen (das einzelne Arrangement, in dem die Spieler die meiste Zeit verbringen) und für den Rest des Spiels blind sind.
Das Sehen einer einzelnen Struktur eines Proteins (links) ist wie das Aufstellen von Spielern, die sich für den Snap im Fußball anstellen. Wichtige Informationen, aber es fehlt auch viel. Die Proteinstruktur zeigt eine Kugel für jedes Atom (blau) und rote Pfeile, die die eine Arzneimittelbindungsstelle in diesem Protein hervorheben.

Unsere Spezialität ist die Verwendung von Computersimulationen, um die beweglichen Teile von Proteinen zu verstehen. Es ist wichtig zu beobachten, wie sich die Atome in einem Protein relativ zueinander bewegen, da es wertvolle Informationen erfasst, auf die auf andere Weise nicht zugegriffen werden kann.

Ausgehend von den experimentellen Strukturen können wir simulieren, wie sich alle Atome im Protein bewegen, und den Rest des Spiels, den Experimente verpassen, effektiv ausfüllen.
Ein Film, der festhält, wie sich das zuvor gezeigte Protein bewegt, ist wie das ganze Fußballspiel zu sehen. In diesem Fall sehen wir eine Taschenform, die in der experimentellen Struktur nicht vorhanden war.

Dies kann neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen. In unserem kürzlich erschienenen Artikel haben wir beispielsweise ein Protein aus dem Ebola-Virus simuliert, das normalerweise als "nicht austauschbar" eingestuft wird, da die Schnappschüsse aus Experimenten keine offensichtlichen Drogenstellen aufweisen. Unsere Simulationen haben jedoch eine alternative Struktur aufgedeckt, die eine drogierbare Stelle aufweist. Wichtig ist, dass wir dann Experimente durchgeführt haben, die unsere rechnerische Vorhersage bestätigten, und nun nach Medikamenten suchen, die diese neu entdeckte Bindungsstelle binden.

Unsere Simulationen haben eine Bewegung erfasst, die eine potenziell "austauschbare" Stelle in diesem Ebola-Protein erzeugt. Anstatt Kugeln für jedes Atom zu zeigen, zeigt die Ansicht / Film ein Band, das die lineare Kette von Aminosäuren (Chemikalien) nachzeichnet, aus denen das Protein besteht.

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