Gettare le basi per i futuri database della dinamica molecolare
Ricercatori a Barcellona, in Spagna, hanno sviluppato un archivio libero e gratuito per le simulazioni di dinamica molecolare (MD) chiamato BioExcel-CV19. Sostenuto dai progetti MDDB e BioExcel-2 e BioExcel-3 finanziati dall’UE, il database aiuterà a far luce sulle complessità molecolari dell’infezione da SARS-CoV-2. Le sue caratteristiche sono descritte in un documento pubblicato su «Nucleic Acids Research». Un enorme volume di dati viene generato in tutto il mondo dalle simulazioni di MD che analizzano i movimenti fisici di atomi e molecole. Tuttavia, questi dati di solito non sono accessibili alla comunità scientifica. Inoltre, finora gli sforzi per rendere i dati MD sicuri e riutilizzabili si sono basati su semplici database che non riescono a offrire agli attuali utenti MD una vera e propria soluzione, poiché forniscono solo una serie limitata di analisi standard su singole e brevi traiettorie. Gli scienziati hanno bisogno di un database che consenta analisi flessibili e che sia in grado di gestire sistemi di grandi dimensioni. Ecco allora BioExcel-CV19.
Un cambio di direzione nei database MD
La piattaforma consente agli scienziati di accedere via web alle traiettorie atomistiche MD delle macromolecole implicate nella COVID-19. Le importanti informazioni incluse offrono una visione del ruolo delle proteine chiave del SARS-CoV-2, tra cui la proteina spike, l’enzima di conversione dell’angiotensina 2, il dominio di legame del recettore, la polimerasi, le nucleoproteine e le proteine di membrana. Ad agosto 2023, il database conterrà oltre 10 000 traiettorie. Le traiettorie risultanti sono presentate insieme a una serie di analisi di controllo della qualità e a informazioni sul sistema. Tutti i dati prodotti dal progetto sono disponibili per il download da un’interfaccia di programmazione applicativa REST. Nella piattaforma è stata integrata anche un’applicazione chiamata Jupyter Notebooks, che consente agli utenti finali di effettuare meta-analisi completamente personalizzate. Non ci sono requisiti di accesso per BioExcel-CV19, che è gratuito e aperto a tutti gli utenti. «Questo database rappresenta un cambio di direzione nel campo dei database di dinamica molecolare, costruito per gestire sistemi di grandi dimensioni e lunghe traiettorie, integrandosi perfettamente con le moderne simulazioni di MD», osserva Modesto Orozco, autore senior dello studio, dell’Istituto di ricerca biomedica (IRB Barcelona) in Spagna, ente coordinatore del progetto MDDB e partner dei progetti BioExcel-2 e BioExcel-3, in un comunicato stampa su «EurekAlert!». «Riunisce le traiettorie di diversi gruppi di ricerca, mostrando un approccio collaborativo che guida le scoperte scientifiche», aggiunge il ricercatore. Il database avrà un impatto su settori scientifici come la virologia, la genomica, la biologia strutturale e molecolare, la progettazione di farmaci, l’apprendimento automatico e la simulazione biomolecolare. Per quanto riguarda la simulazione biomolecolare, gli scienziati possono utilizzare le grandi quantità di dati disponibili su BioExcel-CV19 per perfezionare gli algoritmi e i campi di forza della MD. La rianalisi e il riutilizzo dei dati creano opportunità per nuove meta-analisi e scoperte. «Piattaforme come BioExcel-CV19 dovrebbero diventare uno standard, come la Protein Data Bank (PDB) in biologia strutturale», afferma Adam Hospital, coautore dello studio, anch’egli dell’IRB di Barcellona, che ha guidato questo lavoro insieme a Orozco. Il progetto BioExcel-2 (BioExcel Centre of Excellence for Computational Biomolecular Research) si è concluso nel 2022. MDDB (Molecular Dynamics Data Bank. The European Repository for Biosimulation Data) e BioExcel-3 (BioExcel Centre of Excellence for Computational Biomolecular Research) terminano nel 2026. Per maggiori informazioni, consultare: progetto MDDB sito web del progetto BioExcel
Parole chiave
MDDB, BioExcel-2, BioExcel-3, COVID-19, SARS-CoV-2, dinamica molecolare, proteina, dati, database, biomolecolare