|
 Все новости от 25 октября 2005 г.
Суперкомпьютер имитирует рибосому в действии
Используя суперкомпьютер для имитации взаимодействия 2,6 млн атомов, ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) воссоздали тонкий срез одного из наиболее фундаментальных генетических процессов.
В лаборатории смоделировали то, как клеточная машина жизни – рибосома – следует инструкциям по синтезу сложных белковых молекул из строительных блоков – аминокислот. Чтобы создать видеоизображение этого процесса, 768 процессоров 8192-процессорного компьютера LANL ASCI Q трудились почти 260 суток. До сих пор в распоряжении ученых были только статические снимки.
«Эксперименты давали лишь мгновенные снимки рибосомы. Мы же попытались создать видео, демонстрирующее то, что происходит между этими снимками», — пояснил молекулярный биолог и руководитель проекта Кевин Санбонмацу.
Это видео может очень помочь исследованиям в области антибиотиков. Антибиотики воздействуют на рибосомы, и фильм, иллюстрирующий функционирование рибосомы, может дать больше, чем графическое изображение.
Задача была непростой. Нужно было смоделировать физические взаимодействия каждого из 2,64 млн атомов — около 250 тыс. из них принадлежат самой рибосоме, но большая часть входит в состав молекул воды внутри ее и снаружи. Имитация привела к созданию фильма, состоящего из 20 млн кадров.
Однако при этом она охватила лишь одно мгновение из жизни рибосомы продолжительностью всего 2 нс (две миллиардные доли секунды) — слишком короткое даже для того, чтобы его можно было назвать «мимолетным».
Рибосомы имеют фундаментальное значение для жизни. Они «считаются одним из наиболее древних артифактов с момента появления той ее формы, которая доступна для изучения сегодня, — говорит Санбонмацу. — Если сравнить (генетические) последовательности рибосом у человека и бактерий, то они очень и очень схожи. Большая часть ядра рибосомы одинакова во всех известных нам организмах».
Новое исследование иллюстрирует уже известные биологические механизмы, которые отталкиваются от генетической информации, хранящейся в ДНК. Эта информация преобразуется в биологическую реальность посредством многошагового процесса. Белки — сложные молекулы типа гемоглобина, который обеспечивает перенос кислорода кровью, или инсулина, который помогает расщеплять сахар, — составляются из цепочки аминокислот, а ДНК кодирует порядок расположения аминокислот в каждом белке.
При создании белка двойная спираль ДНК временно разделяется, что приводит к созданию односпиральной копии генетической информации, называемой информационной РНК. Эти информационные РНК и обрабатываются рибосомами.
Рибосомы подсоединяют нужные аминокислоты к растущей цепочке, образующей белок. Аминокислоты доставляются на эту молекулярную фабрику мелкими пакетами, называемыми транспортными РНК.
Ученые из LANL полагают, что они открыли в рибосоме проход, через который из моря транспортных РНК отводятся негодные аминокислоты.
«В имитации мы обнаружили вероятный механизм приемки и отбраковки транспортных РНК — говорит Санбонмацу. — Этот коридор работает, как шлюз».
Теперь ученые попытаются экспериментально проверить результаты имитации, изучив взаимодействие антибиотика с рибосомой, и смоделировать процесс пошагового перемещения рибосомы вдоль спирали информационной РНК.
В данной имитации использовалось в шесть раз больше атомов, чем в самой большой из известных моделей.
«Это позволяет получить более реалистичную картину и физически релевантные системы, — говорит Санбонмацу. — Сама рибосома представляет собой гигантский комплекс из информационных РНК и 50 белков. Большинство элементов клетки — это комплексы из РНК и белков».
Подобные имитации становятся все более сложными. На четверг запланирован торжественный пуск в эксплуатацию компьютера Blue Gene/L, установленного в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе. На сегодняшний день это самый быстродействующий в мире компьютер, способный выполнять 136,8 трлн операций в секунду, тогда как быстродействие ASCI Q составляет всего 13,8 трлн операций в секунду. Ожидается, что в этом году производительность Blue Gene/L примерно удвоится, благодаря установке дополнительных процессоров.  В продолжение темы:
 | Linfan
26 Oct 2005 10:47 AM |
| Статья на уровне Scientific American да и исследование в плане молбиологии - еще то. И палят же бабки на "зрелища"... |
|
| 7X
26 Oct 2005 11:55 AM |
>Чтобы создать видеоизображение этого процесса, 768 процессоров 8192-процессорного компьютера LANL ASCI Q трудились почти 260 суток.
"Вам не завидно? Мне завидно" (c) Ильф и Петров
:D |
|
| M.flaca(f-friend;la=LosAngeles;Ca.=California,usa)
10 Nov 2005 3:31 AM |
| Years ago we,readers,read in scientific American about SUPER-computer that resulted in a J.effect. What the criteria of defining a computer "SUPER"? M.Flaca P.S. Ilf & PETROV also defined a phraze,"...a man who looks like my brother...". |
|
|
