La technologie

Les scientifiques ont créé le modèle informatique le plus complet du gène de l'ADN

Scientifiques du laboratoire national de Los Alamoscréé le modèle informatique le plus complet de l’ensemble du gène de l’ADN à ce jour, qui nécessitait la simulation d’un milliard d’atomes. Les experts soulignent que leur modèle aidera les chercheurs à mieux comprendre et développer des médicaments pour le traitement de maladies telles que le cancer, selon un communiqué de presse publié sur Phys.org.

"Il est important de comprendre l'ADN à ce niveau de détail,parce que nous voulons savoir exactement comment les gènes s’allument et s’éteignent. Savoir comment cela se produit peut révéler les secrets du développement de nombreuses maladies », commente Karissa Sanbonmatsu, biologiste structurale au Laboratoire national de Los Alamos.

La modélisation génique au niveau atomique est la première étape pour obtenir une explication complète de la façon dont l'ADN se dilate et se contracte, ce qui contrôle l'activation et la désactivation génétiques.

La biologiste Carissa Sanbonmatsu et son équipe de chercheurs ont procédé à une simulation révolutionnaire du superordinateur Trinity à Los Alamos, le sixième ordinateur le plus performant au monde.
L’ADN est la base de toute vie et contientdes gènes qui codent la structure et l'activité du corps humain. Le corps humain contient suffisamment d’ADN pour recouvrir la Terre 2,5 millions de fois, ce qui signifie qu’elle est compactée de manière très précise et ordonnée.

Une longue molécule d'ADN filamenteux est enroulée sur un filet.petites bobines moléculaires. La façon dont ces bobines tournent et tournent affecte directement l'activation et la désactivation des gènes. Lorsque l’ADN est plus compact, les gènes s’éteignent et, lorsque l’ADN se développe, les gènes s’allument. Les chercheurs ne comprennent pas encore comment et pourquoi cela se produit.

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Bien que le modèle atomistique soit la clé pour résoudre le mystère, la modélisation de l’ADN à ce niveau n’est pas une tâche facile et nécessite des performances de calcul considérables.

«À l’heure actuelle, nous avons pu modéliser l’ensemble du gène avecen utilisant le superordinateur Trinity. À l'avenir, nous pourrons utiliser les superordinateurs Exascale, ce qui nous permettra de modéliser le génome entier », commente Anna Lappala, physicienne dans un laboratoire de Los Alamos.

Exascale est une nouvelle génération de superordinateurs,capable d'effectuer des calculs plusieurs fois plus rapidement que les machines modernes. Avec une telle puissance de calcul, les chercheurs seront en mesure de simuler le génome humain en une seule fois, fournissant ainsi davantage d'informations sur la manière dont les gènes sont activés et désactivés.

Dans une nouvelle étude publiée dans l'éditionLe Journal of Computational Chemistry, une équipe de scientifiques de Los Alamos, s'est associé à des chercheurs du Centre japonais pour les sciences informatiques RIKEN, à des scientifiques du Nouveau-Mexique et de l'Université de New York pour collecter un grand nombre de données expérimentales différentes et les relier pour créer un modèle totalement atomique. ce qui est cohérent avec ces données.

La simulation informatique de ce type est baséesur des expériences, notamment la capture de la conformation de la chromatine, la microscopie cryoélectronique et la cristallographie aux rayons X, ainsi que plusieurs algorithmes de simulation informatique sophistiqués créés par les experts Jayvong Yong de RIKEN et Chan-Shun Tang de Los Alamos.

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