Technology

Вчені створили найповнішу комп'ютерну модель гена ДНК

Вчені з Лос-Аламоської національної лабораторіїстворили найповнішу на сьогоднішній день комп'ютерну модель всього гена ДНК, що зажадало моделювання одного мільярда атомів. Фахівці відзначають, що їх модель допоможе дослідникам краще зрозуміти і розробити ліки від таких хвороб, як рак, повідомляє прес-реліз, опублікований на порталі Phys.org.

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

Моделювання генів на атомистическом 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 шостим за швидкодією в світі на сьогоднішній день.
ДНК є основою для всього живого і міститьгени, які кодують структури і діяльність людського організму. У людському тілі досить ДНК, щоб обернути Землю 2,5 мільйона разів, що означає, що вона ущільнена дуже точно і організовано.

Довга ниткоподібна молекула ДНК намотана на мережукрихітних 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.

</ P>

Хоча атомістична модель є ключем до розгадки таємниці, моделювання ДНК на цьому рівні є непростим завданням і вимагає великих обчислювальних продуктивності.

«Прямо зараз ми змогли змоделювати цілий ген здопомогою суперкомп'ютера Trinity. В майбутньому ми зможемо використовувати суперкомп'ютери Exascale, які дадуть нам можливість 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 гени включаються і вимикаються.

У новому дослідженні, опублікованому у виданніJournal 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 заснованона експериментах, включаючи захоплення конформації хроматину, Кріоелектронний мікроскопію і рентгенівську кристалографію, а також ряд складних алгоритмів комп'ютерного моделювання, створеними фахівцями Джейвун YOнгом з RIKEN і Чань-Шун Тангом з Лос-Аламоса.

Обговорити новину можна в нашому Telegram-чаті.