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Bienvenidos a la Épica ARN de Motivus
Equipo Motivus
2022-02-04
Como algunos de ustedes sabrán, uno de nuestros proyectos más ambiciosos de este año es la modelación de un virus de ARN utilizando la infraestructura de cómputo distribuido de Motivus, lo cual nos tiene increíblemente entusiasmados. Tras meses de preparación, la espera por fin terminó.

La Épica ARN de Motivus es un proyecto que busca contribuir a entender mejor el proceso de ensamblaje de la cápside o cascarón proteico de un virus de ARN con el material genético en su interior, como el Coronavirus. Una mayor comprensión de este proceso podría ser crucial, ya que podría dar pistas para que científicos no sólo den con formas de interrumpir su formación y de -potencialmente- controlar su propagación, sino también para eventualmente crear un modelo explicativo que podría extrapolarse a otros virus.

¿Cómo pretendemos hacerlo? Ejecutando millones de simulaciones paralelas de las posibles geometrías del ARN adherido a la cápside en búsqueda de una configuración óptima. ¿Se encuentra el material compacto, enrollado, anudado, o concentrado sobre una región específica? ¿Cuál es el rol de la flexibilidad? ¡Las posibilidades de cómo estos fragmentos pueden adherirse al cápside son muchísimas!

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Las simulaciones que produzcan una configuración de menor energía serán las más probables de hallarse en la naturaleza. Llevarlas a cabo, eso sí, es un desafío monumental, pues requiere de una potente capacidad de cómputo. ¡Es aquí donde la red de procesamiento distribuido de Motivus juega un rol crucial!

Para darte una idea, digamos que una computadora portátil de rango medio tarda una hora en ejecutar una simulación. La misma simulación tarda un minuto en una supercomputadora. Ahora bien, si tuviéramos 60 computadoras portátiles funcionando durante una hora, podríamos hacer el mismo trabajo que una supercomputadora puede hacer en una hora.

Pero si tuviéramos 2 mil computadoras funcionando al mismo tiempo, entonces podríamos ser increíblemente más eficientes que una supercomputadora, que sólo puede correr 60 en una hora. Esto es lo que se conoce como escalamiento horizontal del cómputo distribuido, y esas miles de simulaciones que se ejecutan en paralelo son justamente lo que necesitamos para que la Épica ARN sea exitosa.

Afortunadamente, nuestra infraestructura de cómputo distribuido es capaz de reunir el poder de procesamiento de millones de computadoras personales de todo el mundo.

En concreto, ¿qué procesaremos?

El virus a estudiar será el virus satélite del mosaico del tabaco (STMV), un pequeño virus modelo conocido por infectar plantas de tabaco y afectar sus plantaciones. Está compuesto de una cápside con forma de icosaedro (poliedro de 20 caras), cuyo genoma está plegado y compacto en su interior.

Cada computador personal o dispositivo realizará simulaciones de posibles conformaciones del material genético contenido al interior, que está en contacto con la cápside. Para ello se utilizará información de experimentos que darán cuenta de los puntos de anclaje y la estructura básica del genoma del virus.

A partir de ello, y con el objetivo de obtener una visión más completa y estudiar qué geometrías serían las más adecuadas, se construirá la estructura tridimensional de fragmentos específicos utilizando un modelo computacional de ARN cuyo autor principal es Simón Poblete, físico, académico e investigador de la UACh, quien desarrolló el modelo de ARN para este proyecto y quien lidera su componente científica. S. Poblete, S. Bottaro y G. Bussi, Nucleic Acids Res. 46 (4), 1674 (2018)

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Datos extraidos de S. Poblete y H. V. Guzman, Viruses 13 (8), 1555 (2021). https://academic.oup.com/nar/article/46/4/1674/4763686

La épica ARN funcionará en etapas

“El material genético dentro del virus es una sola hebra de ARN, que no está enrollada y compacta de forma azarosa. De hecho, el genoma adopta una conformación específica que, si bien puede ser flexible, contiene ciertas regiones plegadas sobre sí mismas y otras firmemente adheridas a la cápside”, explica Poblete. Y agrega: “hoy se conoce sólo parcialmente la estructura de algunas regiones, por lo que necesitamos de un gran esfuerzo computacional para reconstruir la estructura completa y detallada. Se comenzará por un fragmento pequeño y estructuralmente significativo, para seguir con dominios cada vez más grandes, flexibles y complejos”.

¿Cómo participar en esta primera etapa?

Como entendemos la importancia de este proyecto y su potencial contribución a la ciencia, tenemos todo listo para que tu participación sea lo más sencilla posible: sólo tienes que ir a motivus.cl y pinchar el ícono morado y blanco que está al costado inferior derecho de nuestro sitio web, ya sea en tu celular o en tu computador de escritorio. El ícono se ve así:

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Este ícono despliega la Motivus Floating Tool.

¿Qué es la Floating Tool? Es la herramienta que te permitirá registrarte con tu correo electrónico y comenzar a compartir la capacidad de cómputo de tu dispositivo. Registrarte te permitirá llevar un registro de la cantidad de poder de procesamiento que compartes al proyecto, monitorear tu progreso y retomarlo si decides, por ejemplo, dejar de procesar un día y reiniciar el día siguiente.

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La Floating Tool ofrece distintos indicadores para que puedas realizar tu propio seguimiento: cantidad de simulaciones o “tasks” que el poder de cómputo que has compartido ha logrado realizar (Contributions); tiempo que has estado procesando (Elapsed Time), y contrastar el trabajo de tu dispositivo con otros que también están compartiendo su capacidad de cómputo (Ranking).

Ésta puede tardar unos minutos antes de mostrar los primeros indicadores, pero lo hará. Sólo necesitas cultivar tu paciencia.

Todos estos indicadores son útiles y esenciales también para nosotros, ya que en etapas siguientes de la Épica premiaremos a las y los usuarios que entreguen mayor poder de procesamiento a nuestra red.

Otras cosas que quizás quieras saber

La pestaña opciones (Options) permite elegir cuántos hilos (threads) de procesamiento compartir en Motivus. A más hilos, mayor poder de procesamiento compartido.

Es importante aclarar que compartir tu poder de procesamiento no presenta peligro alguno para tu teléfono o computador, y que mientras procesas puedes seguir usando tu dispositivo con normalidad. Sin embargo, te recomendamos elegir una cantidad de hilos que se ubique en rango medio, para que tu dispositivo funcione de acuerdo su rendimiento normal.

En cualquier momento puedes minimizar la Floating Tool y hacer otras cosas en tu dispositivo. No obstante, si cierras tu navegador o la pestaña, el procesamiento se detendrá. Recuerda que, si estás registrado, puedes retomar el procesamiento cuando quieras y no habrás perdido lo ya avanzado.


Para estar al tanto de todo lo relacionado a la Épica ARN de Motivus, únete a Motivus en Discord y síguenos en Twitter!

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