Создана биомолекулярная математическая модель, состоящая из миллиарда виртуальных атомов

Исследователи из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе создали самую большую на сегодняшний день математическую модель.

Исследования, которые будут производиться при помощи одного из самых мощных суперкомпьютеров в мире и этой математической модели, позволят людям глубже вникнуть в тонкости возникновения, развития и найти новые методы лечения различных заболеваний, в том числе и онкологических.

"Понимание работы ДНК на атомарном уровне детализации играет огромное значение. Благодаря этому мы сможем понять, как активируются и деактивируются отдельные гены" - рассказывает Карисса Санбонматсу (Karissa Sanbonmatsu), ученая-биолог, - "Знание подробностей происходящих процессов может открыть нам некоторые тайны, связанные с возникновением и течение заболеваний некоторых видов".

Для расчетов модели ДНК используется суперкомпьютер Trinity, находящийся в распоряжении ученых из Лос-Аламоса и стоящий на шестом месте в мировом рейтинге суперкомпьютеров Top-500. Возможности этого суперкомпьютера используются в основном в американской ядерной программе, а данные исследования являются одним из немногих "гражданских" задач, под которые выделено время суперкомпьютера Trinity.

Напомним нашим читателям, что ДНК является своего рода "информационной проекцией" всех известных нам живых существ. В этих длинных молекулах заключена вся информация, необходимая для построения и функционирования человеческого тела. В теле каждого человека находится столько молекул ДНК, что если соединить их в одну длинную цепь, то этой цепью можно обернуть 2.5 раза весь земной шар.

ДНК находится внутри клеток в очень сжатом состоянии, будучи скрученной в сети маленьких молекулярных узлов. Во время "работы" ДНК эти узлы затягиваются, расплетаются или переплетаются по-другому, что означает активацию или деактивацию определенных генов. Изучение процессов, связанных с преобразованиями узлов ДНК, является относительно новой областью науки, которая изучает процессы развития тела живых существ и зарождения заболеваний определенных видов.

При помощи расчетов модели ДНК ученые уже подтвердили тот факт, что когда участок ДНК уплотняется, то соответствующий ген деактивируется, в обратном случае происходит активация этого гена. Но, к сожалению, ученые еще не понимают, почему и как это происходит.

Заметим, что в деле создания модели ДНК принимала участие не только группа из Лос-Аламоса, к этому делу были привлечены ученые из Нью-Йоркского университета, японского института RIKEN и других научных и исследовательских организаций. Совместными усилиями этих ученых было обработано большое количество экспериментальных данных, объединение которых позволило создать модель ДНК с уровнем детализации до отдельных атомов.

Однако, моделирование работы ДНК на таком уровне детализации требует огромных вычислительных ресурсов. "Сейчас мы сумели смоделировать отдельные гены при помощи суперкомпьютера Trinity" - рассказывает Анна Лапала (Anna Lappala), ученая из Лос-Аламоса, - "В будущем, используя суперкомпьютеры экза-класса, мы сможем произвести моделирование всего генома полностью, что, несомненно, даст на большее количество информации о работе данного биологического механизма".