Ex-aluno da UFPB ganha prêmio por desvendar dinâmica molecular da covid-19

O pesquisador Julio Maia, graduado e mestre pelo Centro de Informática (CI) da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), integra o seleto grupo de 12 pesquisadores premiados, na última quinta-feira (19), com o ACM Gordon Bell Prize 2020 para pesquisas sobre a covid-19.

Ele e sua equipe desenvolveram um fluxo de trabalho baseado em Inteligência Artificial (IA) de alto desempenho para investigar a dinâmica molecular dos mecanismos da infecção da proteína do novo coronavírus (Sars-CoV-2), responsável pela atual pandemia da covid-19.

A equipe vencedora, que ganhará US$ 10 mil, foi anunciada na Conferência Internacional de Computação, Rede, Armazenamento e Análise de Alto Desempenho (SC20), realizada, pela primeira vez neste ano, na modalidade a distância. O artigo premiado também será publicado no The International Journal of High Performance Computing Applications.

A Association for Computing Machinery (ACM), com sede em Nova Iorque, nos Estados Unidos (EUA), é uma das mais influentes sociedades de computação científica e educacional do mundo e oferece recursos que promovem a computação como ciência e profissão. O prêmio foi criado pela associação para reconhecer pesquisas de destaque para compreensão da pandemia da covid-19, por meio do uso da Computação de Alto Desempenho (HPC).

Julio Maia, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, e os demais pesquisadores de instituições de ensino e pesquisa americanas, concorreram ao prêmio com o projeto “Simulações multiescala conduzidas por IA iluminam mecanismos de dinâmica do spike de SARS-CoV-2”.

O jovem pesquisador, de apenas 27 anos, fez graduação em Ciência da Computação e mestrado no Programa de Pós-graduação em Informática (PPGI) da UFPB, sob orientação dos professores Lucídio Cabral e Gerd Bruno, do Departamento de Química da federal paraibana.

No artigo científico que relata as etapas da pesquisa, a equipe vencedora apresenta um fluxo de trabalho baseado em IA generalizável que aproveita recursos de Computação de Alto Desempenho (HPC) heterogêneos para explorar a dinâmica dependente do tempo dos sistemas moleculares. Eles usaram esse fluxo de trabalho para investigar os mecanismos de infecciosidade da proteína spike do Sars-CoV-2.

O fluxo de trabalho criado pelos cientistas permite uma investigação mais eficiente dos mecanismos de infecção do virus em uma variedade de ambientes complexos, dentro de uma simulação de envelope viral completo do Sars-CoV-2, que contém 305 milhões de átomos, no supercomputador Summit, o mais rápido do mundo, do Oak Ridge National Laboratory, usando um pacote de dinâmica molecular de alta performance, denominado de Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD).

Assim, a equipe apresentou várias novas descobertas científicas, incluindo a elucidação do escudo de glicanos da spike, apresentando o papel dos glicanos na modulação da infectividade do vírus, além da caracterização das interações flexiveis entre a spike e o receptor ACE2 humano. Glicanos são proteínas revestidas de açúcares que ajudam o vírus a escapar do sistema imunológico humano.

Eles também demonstram como a Inteligência Artificial (IA) pode acelerar a amostragem conformacional em diferentes sistemas e preparar o caminho para a futura aplicação de tais métodos em estudos adicionais em Sars-CoV-2 e outros sistemas moleculares.

A equipe vencedora é formada ainda por Rommie Amaro, Lorenzo Casalino e Abigail Dommer, da Universidade da Califórnia, em San Diego; John Stone, Jim Phillips e David Hardy, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign; Arvind Ramanathan, do Laboratório Nacional de Argonne; Tom Gibbs e Thorsten Kurth, da Nvidia Corporation; Lillian Chong, da Universidade de Pittsburgh;  e Shantenu Jha, da Rutgers University.