Molekularsimulationen auf JUWELS Booster ebnen den Weg für künftige HIV-1-Behandlungen
Im Kampf gegen das rätselhafte HIV-1-Virus offenbart eine aktuelle Studie einen Wendepunkt: Die Entdeckung einer Achillesferse des Virus, die neue Türen in der HIV-Therapie aufstoßen könnte. Erfahren Sie, wie ein Team führender Wissenschaftler:innen aus Helmholtz Information eine entscheidende Schwachstelle im Verhalten des Virus aufgedeckt hat – ein Fortschritt, der das Potenzial birgt die Grundlage für die Entwicklung neuer, lebensrettender Medikamente zu bilden. (Quelle: Jülich Supercomputing Centre – Kurznachrichten)
Die weltweite HIV-1-Pandemie mit über 40 Millionen Infektionen verdeutlicht die bemerkenswerte Anpassung dieses Virus an den Menschen. Es stammt von Affen-Immunschwäche-Viren (SIV) bei Schimpansen und Gorillas ab, wobei HIV-1 M der pandemische Stamm ist. Es gibt weitere, nicht pandemische Stämme, HIV-1 N, O und P, die bei einigen wenigen westafrikanischen Infizierten gefunden wurden.
Jüngste Forschungsarbeiten von Prof. Dr. Holger Gohlke (IBG-4, Forschungszentrum Jülich und Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf) und Prof. Dr. Carsten Münk (Universitätsklinikum Düsseldorf) lieferten neues Wissen, wie sich HIV-1 M an menschliche Zellen anpasst. Diese verteidigen sich gegen Retroviren wie SIV mit Hilfe des TRIM5α-Proteins. HIV-1 M umgeht diese Abwehr jedoch durch Bindung an ein anderes Protein, Cyclophilin A, eine trans-cis-Isomerase, die die TRIM5α-Bindung unterdrückt.
Zu diesem Zweck wurden rechenintensive Umbrella-Sampling-Molekulardynamik-Simulationen des HIV-Kapsidproteins/von Cyclophilin A-Komplexen auf dem JUWELS Booster-Modul durchgeführt, wobei die hervorragende Performance des AMBER-Molekularsimulationscodes auf GPUs genutzt wurde. Nach Berechnungen der frei konfigurierbaren Energie zeigten diese Berechnungen, dass der Capsid-Rest 88 die trans-zu-cis-Isomerisierungsmuster auf den Capsiden der getesteten Viren beeinflussen kann. Diese unterschiedlichen CYPA-Nutzungen durch pandemisches und nicht-pandemisches HIV-1 deuten darauf hin, dass die enzymatische Aktivität von CYPA auf dem viralen Kern wichtig für seine Schutzfunktion gegen menschliches TRIM5α sein könnte.
Die Studie zeigt somit eine potenzielle Schwachstelle von HIV-1 auf, die Hoffnung auf neue Medikamente macht. Indem sie die Bindung von Cyclophilin A an das Virus unterdrücken, können Forscher Medikamente zur Bekämpfung von HIV-1 entwickeln. Die in den „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)“ veröffentlichte Studie ebnet den Weg für künftige Fortschritte bei der Behandlung von HIV-1.
11.01.2024, Jülich Supercomputing Centre – Kurznachrichten
Die Original-Pressemitteilung finden Sie unter:
Molekularsimulationen auf JUWELS Booster ebnen den Weg für künftige HIV-1-Behandlungen
Die Originalpublikation finden Sie unter:
, The cyclophilin A-binding loop of the capsid regulates the human TRIM5α sensitivity of nonpandemic HIV-1. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). 2023, 20, 48. DOI: 10.1073/pnas.2306374120
Verortung in Helmholtz Information:
Helmholtz-Forschungsbereich Information, Programm 1: Engineering Digital Futures, Topic 1: Enabling Computational- & Data-Intensive Science and Engineering
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Kontakt:
Prof. Dr. Holger Gohlke
Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG)
Bioinformatik (IBG-4)
Forschungszentrum Jülich
Tel.: +49 2461/61-85550
E-Mail: h.gohlke@fz-juelich.de
