Resultaten av studien, publicerade i tidskriften Structure, visar hur just detta protein ändrar form när viruset infekterar en cell och identifierar möjliga mål för potentiella terapier.
"Ebolavirusets nukleokapsidprotein spelar en viktig roll i virusreplikationsprocessen", säger studieledare Rumela Chakrabarti, bioingenjör och docent adjungerad professor vid UC San Diego Jacobs School of Engineering och Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. "Detta protein kapslar in virusets genetiska material. Det är som bubbelplast för virus-RNA, som skyddar det från skador och från cellens immunsvar. Ju mer vi förstår strukturen hos detta protein och hur det fungerar, desto större chans har vi att hitta nya sätt att behandla viruset."
Chakrabarti och hennes team valde att undersöka ebola-nukleokapsidproteinet med hjälp av specialiserade simuleringar som kallas "enhanced sampling" molekylär dynamik. Denna beräkningsmetod gör det möjligt för forskare att simulera enskilda atomers rörelser i proteinet, avslöja hur proteinet förändras över tiden och exponera svaga punkter i proteinstrukturen.
Teamet körde dessa omfattande datorsimuleringar på Stampede2. Forskarna säger att de behövde kraften och skalbarheten hos Stampede2 för att kunna köra tusentals simuleringar, som var och en tog flera dagar.
"Stampede2-systemet gjorde det möjligt för oss att simulera stora konformationsförändringar av proteinstrukturen, vilket ger insikter om hur det kan bete sig inuti en infekterad cell", säger Chakrabarti.
Simuleringarna avslöjade flera möjliga mål för potentiella nya terapier, inklusive de flexibla regionerna av proteinet som förändras mest under infektion. Dessa områden kan riktas mot små molekyler eller antikroppar, vilket hindrar dem från att utföra sin funktion och i slutändan skyddar värdcellen från infektion.
"Våra nästa steg kommer att vara att designa specifika läkemedel eller läkemedelsliknande molekyler som kan binda till dessa fickor för att minska viral replikation och smittsamhet", säger Chakrabarti.
Denna forskning stöddes delvis av National Institutes of Health och Department of Defense. Beräkningar utfördes på Stampede2-systemet vid TACC.
