Hi-Tech

Ученые создали самую полную компьютерную модель гена ДНК

Специалисты отмечают, что их модель поможет исследователям лучше понять и разработать лекарства от таких болезней, как рак, сообщает пресс-релиз, опубликованный на портале Phys.org. Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории создали самую полную на сегодняшний день компьютерную модель всего гена ДНК, что потребовало моделирования одного миллиарда атомов.

Знание того, как это происходит, может раскрыть секреты того, как развивается множество болезней», — комментирует Карисса Санбонмацу, структурный биолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории. «Важно понимать ДНК на этом уровне детализации, потому что мы хотим точно знать, как гены включаются и выключаются.

Моделирование генов на атомистическом уровне является первым шагом к получению полного объяснения того, как ДНК расширяется и сжимается, что контролирует генетическое включение и выключение.

В человеческом теле достаточно ДНК, чтобы обернуть Землю 2,5 миллиона раз, что означает, что она уплотнена очень точно и организованно. Биолог Карисса Санбонмацу и ее команда исследователей провели революционную симуляцию на суперкомпьютере Trinity в Лос-Аламосе, являющимся шестым по быстродействию в мире на сегодняшний день.
ДНК является основой для всего живого и содержит гены, которые кодируют структуры и деятельность человеческого организма.

То, как эти катушки вращаются и раскручиваются, напрямую влияет на включение и выключение генов. Длинная нитевидная молекула ДНК намотана на сеть крошечных молекулярных катушек. Исследователи пока не понимают, как и почему это происходит. Когда ДНК более компактна, гены выключаются, а когда ДНК расширяется, гены включаются.

Хотя атомистическая модель является ключом к разгадке тайны, моделирование ДНК на этом уровне является непростой задачей и требует огромных вычислительных производительности.

В будущем мы сможем использовать суперкомпьютеры Exascale, которые дадут нам возможность смоделировать весь геном», — комментирует Анна Лаппала, физик из лаборатории в Лос-Аламосе. «Прямо сейчас мы смогли смоделировать целый ген с помощью суперкомпьютера Trinity.

С такими огромными вычислительными возможностями исследователи смогут моделировать сразу весь человеческий геном, предоставляя еще больше информации о том, как гены включаются и выключаются. Exascale — это новое поколение суперкомпьютеров, способных выполнять вычисления во много раз быстрее, чем современные машины.

В новом исследовании, опубликованном в издании Journal of Computational Chemistry, команда ученых из Лос-Аламоса объединилась с исследователями из японского Центра вычислительных наук RIKEN, учеными из Нью-Мексико и Университета Нью-Йорка, чтобы собрать большое количество различных экспериментальных данных и соединить их вместе, чтобы создать полностью атомную модель, которая согласуется с этими данными.

Компьютерное моделирование такого рода основано на экспериментах, включая захват конформации хроматина, криоэлектронную микроскопию и рентгеновскую кристаллографию, а также ряд сложных алгоритмов компьютерного моделирования, созданными специалистами Джейвун Ёнгом из RIKEN и Чань-Шун Тангом из Лос-Аламоса.

Обсудить новость можно в нашем Telegram-чате.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть