Створили комп’ютерну модель гена ДНК

Створили комп'ютерну модель гена ДНК
Вчені створили найповнішу комп'ютерну модель гена ДНК

Вчені з Лос-Аламоської національної лабораторії створили найповнішу на сьогоднішній день комп’ютерну модель всього гена ДНК, що потребувало моделювання одного мільярда атомів. Фахівці відзначають, що їхня модель допоможе дослідникам розробити кращі ліки від раку, повідомляє прес-реліз, опублікований на порталі Phys.org.

«Важливо розуміти ДНК на цьому рівні деталізації, тому що потрібно точно знати, як гени включаються і вимикаються. Знання того, як це відбувається, допоможе розкрити секрети того, як розвивається безліч хвороб», – коментує Карісса Санбонмацу, структурний біолог з Лос-Аламоської національної лабораторії.

Моделювання генів на атомістичному рівні є першим кроком до отримання повного пояснення того, як ДНК розширюється і стискається, що контролює генетичне включення і виключення.

Біолог Карісса Санбонмацу і її команда дослідників провели революційну симуляцію на суперкомп’ютері Trinity в Лос-Аламосі, що є на сьогоднішній день шостим за швидкодією в світі.

ДНК є основою для всього живого і містить гени, які кодують структури і діяльність людського організму. ДНК в людському тілі достатньо, щоб обернути Землю 2,5 млн разів. Це означає, що ці макромолекули ущільнені дуже точно і організовано.

Довга ниткоподібна молекула ДНК намотана на мережу крихітних молекулярних котушок. Те, як ці котушки обертаються і розкручуються, безпосередньо впливає на включення і виключення генів. Коли ДНК більш компактна, гени вимикаються, а коли ДНК розширюється, гени включаються. Дослідники поки не розуміють, як і чому це відбувається. Хоча атомістична модель є ключем до розгадки таємниці, моделювання ДНК на цьому рівні є непростим завданням і вимагає великої обчислювальної продуктивності.

«Прямо зараз ми змогли змоделювати цілий ген за допомогою суперкомп’ютера Trinity. В майбутньому ми зможемо використовувати суперкомп’ютери Exascale, які допоможуть нам змоделювати весь геном», – коментує Анна Лаппала, фізик з лабораторії в Лос-Аламосі.

Exascale – це нове покоління суперкомп’ютерів, здатних виконувати обчислення у багато разів швидше, ніж сучасні машини. З такими величезними обчислювальними можливостями дослідники зможуть моделювати відразу весь людський геном, надаючи ще більше інформації про те, як включаються і вимикаються гени.

У новому дослідженні, опублікованому у виданні Journal of Computational Chemistry, команда вчених з Лос-Аламоса об’єдналася з дослідниками з японського Центру обчислювальних наук RIKEN, вченими з Нью-Мексико і Університету Нью-Йорка, щоб зібрати велику кількість різних експериментальних даних і з’єднати їх разом, щоб створити повністю атомну модель, яка узгоджується з цими даними.

Комп’ютерне моделювання такого роду засноване на експериментах, включаючи захоплення конформації хроматину, кріоелектронну мікроскопію і рентгенівську кристалографію, а також ряд складних алгоритмів комп’ютерного моделювання, створеного фахівцями Джейвун YOнгом з RIKEN і Чань-Шун Тангом з Лос-Аламоса.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*