超级计算机目前正筹划一个大规模的冠状病毒的模型

科学家目前正筹划一个大规模的计算机模型的冠状病毒,他们预计会给它感染身体的了解程度。他们已经采取了第一个步骤,测试模型和优化代码的第一个部分Frontera超级计算机的德克萨斯大学奥斯汀分校的得克萨斯高级计算中心(TACC)。获得的知识从完整的模型可以帮助研究人员设计新的药物和疫苗与冠状病毒作斗争。

Rommie Amaro领导努力建立的第一个完整的所有原子模型SARS-COV-2冠状病毒信封,其外观组件。“如果我们有一个很好的模型,粒子的外面是什么样子,以及它如何表现,我们将得到一个好的视图的不同组件参与分子识别。”Molecular recognition involves how the virus interacts with the angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) receptors and possibly other targets within the host cell membrane. Amaro is a professor of chemistry and biochemistry at the University of California, San Diego.

预期的冠状病毒模型Amaro包含大约2亿原子,一个艰巨的任务,因为每个原子之间的相互作用,彼此必须计算。她的团队的工作流程需要混合,或综合建模方法。

“我们试图在不同分辨率的数据合并为一个内聚模型,可以模拟等领导阶层设施Frontera”Amaro说。“我们基本上从单个组件,其结构解决了附近的原子或原子分辨率。我们小心翼翼地把这些组件启动并运行,进入一个状态是稳定的。然后我们可以介绍他们到大信封与邻近分子模拟。”

2020年3月12 - 13日,Amaro实验室分子动力学模拟4000节点上,或约250000处理核心,Frontera机构。Frontera, # 5世界上顶级的超级计算机,根据2019年11月排名# 1学术超级计算机的全球组织,领导阶层高性能计算系统是由美国国家科学基金会的支持。

“这种规模的模拟只能运行在一台机器像Frontera机构或机器可能在美国能源部,“Amaro说。“我们马上联系了Frontera团队,他们在给我们非常亲切的优先地位的基准和试图优化代码,这样这些模拟可以尽可能有效地运行,一旦系统实际上是启动和运行。”

“这是令人兴奋的工作一个全新的机器,肯定的。我们的经验到目前为止很好。这个系统的初始基准已经真的令人印象深刻。我们将继续优化这些超大型的编码系统,这样我们就可以最终获得更好的性能。我认为工作与团队Frontera也很棒。准备帮助他们,已经在这个反应非常关键的时间窗口。这是一个非常积极的经验,”Amaro说。

“TACC自豪地支持这个关键,开创性的研究,”Dan Stanzione说TACC执行董事和首席研究员Frontera超级计算机项目。“我们将继续支持Amaro模拟和其他重要的工作理解和找到打败这个新威胁。”

Amaro与冠状病毒的工作建立在她的成功与流感病毒的所有原子模拟信封,发表在ACS中央科学,2020年2月。她说,流感的工作将会有一个显著的许多相似之处,他们现在追求与冠状病毒。

“这是一个伟大的测试方法和我们的能力来适应新的数据和这个启动并运行了,“Amaro说。“我们花了一年或以上建立流感病毒囊膜、启动和运行在国家超级计算机。流感,我们使用了蓝色水域的超级计算机,这是在某些方面Frontera的前任。工作,然而,与冠状病毒明显得多,速度快得多。这是启用的,部分原因是我们之前在Blue Waters的工作。”

Amaro说:“这些模拟将给我们的新见解的不同部分冠状病毒传染性所需。为什么我们关心这是因为如果我们能了解这些不同的特性,科学家们有一个更好的机会去设计新的药物;了解当前药物工作和潜在的药物组合。我们得到的信息从这些模拟是多方面的和多维的使用,将科学家前线也立即从长远来看。希望公众能理解,有许多不同的组件和科学方面,推动了解这种病毒。这些模拟Frontera只是其中的一个组件,但希望一个重要和唯利是图的人。”

参考:Durrant, j . D。Kochanek, s E。Casalino, L。、Ieong p U。dom, a . C。& Amaro r e (2020)。流感病毒中尺度所有原子模拟显示新衬底绑定机制。ACS中央科学,6 (2),189 - 196。https://doi.org/10.1021/acscentsci.9b01071

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