Ученые создали самую полную компьютерную модель гена ДНК

Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории создали самую полную на сегодняшний день компьютерную модель всего гена ДНК, что потребовало моделирования одного миллиарда атомов. 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.

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

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

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. В человеческом теле достаточно ДНК, чтобы обернуть Землю 2,5 миллиона раз, что означает, что она уплотнена очень точно и организованно.

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

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

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

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

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.

{ «@context»: «http://schema.org», «@type»: «Article», «name»: «Ученые создали самую полную компьютерную модель гена ДНК», «headline»: «Ученые создали самую полную компьютерную модель гена ДНК», «author»: { «@type»: «Person», «name»: «Николай Хижняк» }, «datePublished»: «2019-04-24 17:00:18», «dateModified»: «2019-04-24 16:04:05», «image»: [«https://hi-news.ru/wp-content/uploads/2019/04/gene_DNA-650×436.jpg»], «mainEntityOfPage»: «https://hi-news.ru/technology/uchenye-sozdali-samuyu-polnuyu-kompyuternuyu-model-gena-dnk.html», «publisher»: { «@type»: «Organization», «name»: «Hi-News.ru», «logo»: { «@type»: «ImageObject», «url»: «https://hi-news.ru/wp-content/themes/101media/img/hi-apps_mini.jpg» } } }