Usan supercomputador para 'hackear' el virus del sida

Un colombiano, entre los investigadores que descifraron cómo están organizados los átomos que forman el escudo químico con el que el VIH protege su material genético. 

Con la ayuda de Blue Waters, un supercomputador cuyo costo pasó de los US$200 millones, un equipo de científicos, entre los que se encuentra el físico colombiano Juan Perilla, logró descifrar el anillo de proteínas que envuelve y protege la parte más importante del VIH: su material genético. Los resultados de la investigación fueron dados a conocer ayer en un artículo que ocupó la portada en la revista Nature. De acuerdo con los investigadores, al establecer cada detalle de la cápside del virus se da inicio a una nueva etapa en la lucha contra la epidemia, que ya cumple casi cuatro décadas.

Los científicos lo habían intentado todo para entender la arquitectura de esta puerta química del virus: microscopía crioelectrónica, criotomografía, espectroscopía de resonancia magnética nuclear y cristalografía de rayos X, entre otras técnicas de laboratorio. Los fracasos fueron la moneda corriente. Sólo el año pasado, cuando se puso en funcionamiento Blue Waters que tiene el poder de 150.000 computadores portátiles y produce una cantidad de calor equivalente a 10 estufas comunes, fue posible “hackear” esta información química y entender cómo están organizados los 64 millones de átomos de la cápside.

“Esta es una gran estructura, una de las estructuras más grandes jamás resueltas —explicó Klaus Schulten, profesor de física en la Universidad de Illinois, Estados Unidos y quien lideró el grupo de investigación—. Era claro que este trabajo requeriría una gigantesca capacidad de simulación computacional”.

El colombiano Juan Perilla, mano derecha de Schulten, explica que estudiar una molécula de agua es sencillo porque la forman tan sólo dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, pero cuando se trata de descifrar proteínas conformadas por varios millones de átomos, las cosas son a otro precio: “Estudiar un sistema de 64 millones de átomos es extremadamente complejo y algo que nunca nadie había hecho”.

Gracias a investigaciones previas, Schulten y Perilla sabían que este anillo de seguridad estaba compuesto por proteínas en forma de pentágonos y hexágonos. A esta información inicial se añadieron los datos aportados por la profesora en biología estructural Peijun Zhang, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, experta en estructuras moleculares y quien llevó a cabo pruebas de laboratorio. Los resultados fueron comprobados en células vivas junto con el profesor en inmunología de la Universidad de Vanderbilt, Christopher Aiken. Lo que no estaba claro era cuántas proteínas existían y cómo encajaban unas y otras para dar forma a la cápside. Ese fue el acertijo para Blue Waters. A través de simulaciones computacionales de alta escala, finalmente los investigadores encontraron la respuesta.

Esas simulaciones revelaron que la cápside del VIH contiene 216 proteínas hexagonales y 12 proteínas pentagonales, organizadas en la misma forma que lo habían indicado los experimentos previos. Todas las proteínas son exactamente iguales, pero los ángulos en que unas encajan en otras varían a lo largo de la estructura. “Ese era el verdadero misterio: entender cómo una misma proteína era capaz de formar algo tan variado como esta estructura”, dijo Schulten. Ahora que se entiende mejor la flexibilidad con la que funciona esta puerta de entrada y salida del material genético del virus, los investigadores creen que se podrían diseñar medicamentos más efectivos para destruirlo.

“Ahora que hemos dado a conocer la estructura de la cápside, queremos que más gente se sume a la búsqueda de compuestos que resulten efectivos contra esta enfermedad”, dice el colombiano Juan Perilla, quien confía en que en los próximos cinco o diez años surjan tratamientos más efectivos que los actuales.

Un colombiano, entre los investigadores que descifraron cómo están organizados los átomos que forman el escudo químico con el que el VIH protege su material genético. 

Con la ayuda de Blue Waters, un supercomputador cuyo costo pasó de los US$200 millones, un equipo de científicos, entre los que se encuentra el físico colombiano Juan Perilla, logró descifrar el anillo de proteínas que envuelve y protege la parte más importante del VIH: su material genético. Los resultados de la investigación fueron dados a conocer ayer en un artículo que ocupó la portada en la revista Nature. De acuerdo con los investigadores, al establecer cada detalle de la cápside del virus se da inicio a una nueva etapa en la lucha contra la epidemia, que ya cumple casi cuatro décadas.

Los científicos lo habían intentado todo para entender la arquitectura de esta puerta química del virus: microscopía crioelectrónica, criotomografía, espectroscopía de resonancia magnética nuclear y cristalografía de rayos X, entre otras técnicas de laboratorio. Los fracasos fueron la moneda corriente. Sólo el año pasado, cuando se puso en funcionamiento Blue Waters que tiene el poder de 150.000 computadores portátiles y produce una cantidad de calor equivalente a 10 estufas comunes, fue posible “hackear” esta información química y entender cómo están organizados los 64 millones de átomos de la cápside.

“Esta es una gran estructura, una de las estructuras más grandes jamás resueltas —explicó Klaus Schulten, profesor de física en la Universidad de Illinois, Estados Unidos y quien lideró el grupo de investigación—. Era claro que este trabajo requeriría una gigantesca capacidad de simulación computacional”.

El colombiano Juan Perilla, mano derecha de Schulten, explica que estudiar una molécula de agua es sencillo porque la forman tan sólo dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, pero cuando se trata de descifrar proteínas conformadas por varios millones de átomos, las cosas son a otro precio: “Estudiar un sistema de 64 millones de átomos es extremadamente complejo y algo que nunca nadie había hecho”.

Gracias a investigaciones previas, Schulten y Perilla sabían que este anillo de seguridad estaba compuesto por proteínas en forma de pentágonos y hexágonos. A esta información inicial se añadieron los datos aportados por la profesora en biología estructural Peijun Zhang, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, experta en estructuras moleculares y quien llevó a cabo pruebas de laboratorio. Los resultados fueron comprobados en células vivas junto con el profesor en inmunología de la Universidad de Vanderbilt, Christopher Aiken. Lo que no estaba claro era cuántas proteínas existían y cómo encajaban unas y otras para dar forma a la cápside. Ese fue el acertijo para Blue Waters. A través de simulaciones computacionales de alta escala, finalmente los investigadores encontraron la respuesta.

Esas simulaciones revelaron que la cápside del VIH contiene 216 proteínas hexagonales y 12 proteínas pentagonales, organizadas en la misma forma que lo habían indicado los experimentos previos. Todas las proteínas son exactamente iguales, pero los ángulos en que unas encajan en otras varían a lo largo de la estructura. “Ese era el verdadero misterio: entender cómo una misma proteína era capaz de formar algo tan variado como esta estructura”, dijo Schulten. Ahora que se entiende mejor la flexibilidad con la que funciona esta puerta de entrada y salida del material genético del virus, los investigadores creen que se podrían diseñar medicamentos más efectivos para destruirlo.

“Ahora que hemos dado a conocer la estructura de la cápside, queremos que más gente se sume a la búsqueda de compuestos que resulten efectivos contra esta enfermedad”, dice el colombiano Juan Perilla, quien confía en que en los próximos cinco o diez años surjan tratamientos más efectivos que los actuales.