Продвинутый метод, разработана первая платформа моделирования ДНК

Видеть посредством моделирования то, что невозможно наблюдать напрямую экспериментальными средствами. Молекулярная динамика — это метод, который позволяет моделировать движение ДНК, ее сворачивание в двойные, тройные или четверные цепи и даже ее взаимодействие с белками и лекарствами. Молекулярная динамика используется для решения процессов, которые происходят во временных масштабах от пикосекунд до минут, и ее можно использовать для молекулярных систем различных размеров, от нескольких нанометров до метра.

Под руководством Модесто Ороско из лаборатории молекулярного моделирования и биоинформатики Института исследований в области биомедицины (IRB Barcelona) разрабатываются несколько теоретических методов для лучшего понимания поведения биомакромолекул, в частности нуклеиновых кислот, в широком пространственно-временном масштабе и с акцентом на биомедицинские и биотехнологические приложения.
Группа опубликовала новую модель в Nature Methods.

Эта модель, разработанная в сотрудничестве с Барселонским центром суперкомпьютеров (BSC) и лабораториями в Англии и США, позволяет моделировать динамику ДНК на атомном уровне и, к большому удовлетворению исследователей, «с необычайной точностью» — достижение, которое имеет потребовалось 5 лет работы и тестирования более 100 систем ДНК.
Данные хранятся на общедоступном веб-сайте, который в настоящее время содержит более 4 терабайт информации: http: // mmb.irbbarcelona.org / ParmBSC1 /. Этот веб-сайт доступен через Испанский институт биоинформатики (INB) и сеть ELIXIR-Excellerate, крупнейшую коллекцию данных о биологических науках в Европе, в которую IRB Barcelona вносит свой вклад.
Ученые разработали так называемое силовое поле, набор математических функций, которые описывают движение атомов, образующих ДНК. «Силовое поле никогда ранее не позволяло изучать такие разнообразные структуры во временных масштабах, необходимых для понимания биологических явлений», — уверяет Пабло Данс Пуиггрос, исследователь IRB Barcelona и первый автор статьи, вместе с Иваном Ивани, докторантом та же лаборатория.

Кроме того, авторы представляют первый онлайн-инструмент, посвященный моделированию нуклеиновых кислот, подчеркивая, что «он позволяет прогнозировать свойства ДНК, которые затем можно напрямую сравнивать с экспериментами.«Мы надеемся, что этот новый инструмент и метод откроют нашу работу для более широкого сообщества пользователей», — говорит Модесто Ороско, директор проекта.
Этот инструмент имеет потенциальные применения в самых разных областях, от биомедицины до нанотехнологий, предоставляя информацию о механизмах, лежащих в основе регуляции ДНК, и способствуя усовершенствованию дизайна лекарств, прямо или косвенно нацеленных на ДНК. «Мы добиваемся количественного скачка в качестве моделирования атомной ДНК», — заявляет Пабло Данс Пуиггрос.
"Достижения в области моделирования приближают нас к определению теоретической модели, которая позволит нам моделировать ключевые аспекты клеточной жизни, тем самым приближая мечту о возможности описывать поведение организмов только на основе основных правил физики и химии. ", — говорит Модесто Ороско, который также является старшим профессором Барселонского университета и директором департамента наук о жизни в BSC.

Работа, финансируемая Европейским исследовательским советом (ERC Advanced Grant), Министерством экономики, правительством Каталонии и Испанским институтом биоинформатики, является результатом сотрудничества между IRB Barcelona и BSC в рамках совместной программы вычислительной биологии.

Портал обо всем