Новая методика моделирования FightAIDS @ Home Team опубликована в отраслевом журнале

22 апреля 2019 г.

Резюме

Команда FightAIDS @ Home - Phase 2 объединилась с World Community Grid для изучения и уточнения результатов этапа 1 проекта. За последние 18 месяцев они создали новую технику, называемую асинхронный обмен репликами, которая значительно повышает эффективность их вычислений и может иметь значение для других исследователей, которые используют то же программное обеспечение для обнаружения лекарств. Результаты этой работы были недавно опубликованы в журнале химической информации и моделирования.

Компьютерные эксперименты по открытию лекарств требуют точного и очень подробного моделирования молекулярных взаимодействий. К сожалению, традиционные вычислительные ресурсы, даже высокопроизводительные компьютерные кластеры, такие как World Community Grid, часто не могут обеспечить уровень детализации этих сложных взаимодействий, чтобы сделать их настолько точными, насколько это необходимо ученым для дальнейшей работы. Точно так же вычислительные ресурсы World Community Grid огромны, но его базовый дизайн не идеально подходил для конкретных методов молекулярного моделирования, которые использовали ученые FightAIDS @ Home.

На протяжении более 18 месяцев исследовательская группа тесно сотрудничала с разработчиками World Community Grid Кейтом Аплингером и Джонатаном Армстронгом для создания и тестирования асинхронного обмена репликами, нового протокола выборки, который обеспечивает очень тонкую динамическую молекулярную симуляцию. Асинхронный обмен репликами, который подробно описан в статье, недавно опубликованной исследовательской группой, может иметь значение для будущей работы по обнаружению антибиотиков для ученых, которые используют то же программное обеспечение для компьютерного моделирования.

Вы можете прочитать реферат статьи здесь. Спасибо всем, кто жертвует компьютерным временем на поддержку FightAIDS @ Home.

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jcim.8b00817

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jcim.8b00817

https://www.worldcommunitygrid.org/about_us/viewNewsArticle....

Почитал посты про масштабы планет, звезд и расстояния.

Вот мыль такая...

Молекулы, атомы, электроны, протоны и прочая ерунда очень схожи со структурой вселенной.

И это пока ученые не докопались, что у всего этого может быть еще 50,... а может 50^1000 подуровней структуры. Только такие уменьшения мы просто не можем разглядеть никакими приборами сейчас.

Типа как в фильме "Человек-муравей", когда он уменьшался в овер-дофига маленькую фигулиннку на квантовом уровне, но при этом не терял своей структуры молекул, находясь на субатомном уровне, которые в свою очередь имеют субатомную структуру и которая уменьшившись сама находясь на субатомном уровне, но таки смогла уменьшиться относительно нее пропорционально.

...или "Люди в черном" и галактика на поясе Ориона :)

...А что если мы все, не только планета или солнечная система , а вся наша галактика - это и правда всего лишь  структура одной молекулы, а вселенная не бесконечна, это просто сборище молекул=галактик и соответственно, где край того материала, частью молекулы которого мы все являемся - это и есть наш конец Вселенной. Соседняя галактика еще молекула, а мы те самые протоны/электроны/или еще что-то помельче, хз, кварки, или более мелкая ерунда, которую пока даже в микроскоп не разглядишь. Бозончик..ой, он шевелится.

А все существование нашей вселенной зависит от того, частью чего, какого материала, мы являемся. Если молекула какой-то скалы или пусть даже одной песчинки и просуществуем еще сотни тысяч лет не тронутые, то хорошо. А может мы кусок какого-то овоща, которое сейчас поджарят и от нас ничего не останется... хотя возможно нас уже жарят, но секунда относительного времени в мире того масштаба, это сотни миллиардов лет в мире нашем...

А если копнуть в другом направлении - то и в наших молекулах тогда получается может жизнь разумная существовать, если они тоже как галактики.

п.с. баянометр ругался на картинки

Хранением наследственной информации в клетке занимается ДНК, а за активную работу в ней отвечают белки. Но, помимо этих двух классов биополимеров, существует еще и посредник — молекула РНК, которую, так уж вышло, принято считать своего рода мальчиком на побегушках (см. нуклеиновые кислоты). В клетке РНК выполняет множество функций, но лишь сравнительно недавно выяснилось, что, помимо хранения и переноса информации, она еще и способна катализировать реакции. Это решало вопрос о том, что же появилось раньше — ДНК или белки. Ни одна из этих молекул не способна воспроизводить информацию без другой, РНК же могла выполнять обе функции. Предположение о существовании рибозимов (каталитических РНК) было выдвинуто еще в 60-х годах, но лишь в конце 80-х его удалось доказать.

А в начале 60-х годов был проведен один из первых эволюционных экспериментов с молекулами, способными реплицироваться вне клетки. Молекулярный биолог Сол Шпигельман использовал РНК бактериофага Qß - вируса, поражающего клетки бактерий (конкретно этот — клетки кишечной палочки). Бактериофаги достаточно просто устроены и способны быстро реплицироваться, а их общая численность примерно равна общей численности бактерий —10^30.

Бактериофаги

Извлеченная РНК бактериофага вместе с РНК-репликазой была помещена в смесь свободных нуклеотидов (составных частей, кирпичиков РНК), где она могла безостановочно копипастить себя. Через некоторое время ее извлекали и помещали в новую смесь. Этот процесс повторялся до тех пор, пока после смены 74 поколений оригинальная РНК не уменьшилась с 4500 пар нуклеотидов до 218 (для сравнения — у кишечной палочки около 5 млн оснований, у человека — около 3 млрд).

Вирусный геном потерял более 80% своей длины и утратил способность к заражению бактерий. В искусственных условиях пробирки нужно было обскакать конкурентов по скорости репликации, а значит, сильнее сократить количество нуклеотидов.

Еще позже, в конце 90-х «монстра Шпигельмана» (так назвали эту необычную молекулу) удалось укоротить еще сильнее — до нескольких десятков нуклеотидов, необходимых только для распознавания фермента, начинающего репликацию.

При этом «монстр» снова может эволюционировать – при добавлении в пробирки бромистого этидия получались более длинные молекулы РНК, устойчивые к нему.

Эксперименты с эволюцией в пробирке продолжились. Оказалось, что если вообще убрать РНК и оставить только ее составные части и репликазу, то при определенных условиях может спонтанно возникать самореплицирующаяся РНК, очень похожая на монстра Шпигельмана. Выходит, даже такие сложные молекулы, как нуклеиновые кислоты, могут возникать без матрицы.

Данный эксперимент к тому же показал одну из проблем, для решения которой содружество биополимеров должно было собраться в клетку. Рано или поздно в результате мутации могла возникнуть эгоистичная молекула-паразит, не приносящая пользы и использующая общие ресурсы лишь для копирования самой себя. Спасти от этого может объединение содружеств биополимеров в изолированные ячейки, подобные клеткам.

Источник: SciTeam