Die Wissenschaftler aus Los Alamos National Laboratory haben bis heute umfangreichste Computer-Modell nur eines Gens der DNA, die erforderlich ist die Simulation einer Milliarde Atomen. Experten weisen darauf hin, dass Ihr Modell hilft Forschern, besser zu verstehen und Medikamente zu entwickeln für Krankheiten wie Krebs, berichtet die Pressemitteilung, veröffentlicht auf dem Portal Phys.org.
«Es ist wichtig zu verstehen, die DNA auf diesem Detaillierungsgrad, denn wir wollen genau wissen, wie Gene aktiviert und deaktiviert. Das wissen darüber, wie dies geschieht, kann enthüllen die Geheimnisse, wie man eine Vielzahl von Krankheiten entwickelt», kommentiert Carina Санбонмацу, struktureller Biologe aus Los Alamos National Laboratory.
Simulation von Genen auf атомистическом Ebene ist der erste Schritt zur Erlangung der vollen Erklärung, wie DNA ausdehnt und zusammenzieht, was steuert genetische ein-und ausschalten.
Biologin Carina Санбонмацу und Ihr Forscherteam führten eine bahnbrechende Simulation auf einem Supercomputer Trinity in Los Alamos, das sechste nach der Schnelligkeit in der Welt von heute.
DNA ist die Grundlage für alle Lebewesen und enthält die Gene, codieren die Struktur und Tätigkeit des menschlichen Körpers. Im menschlichen Körper genug DNA, um die Erde wickeln 2,5 Millionen mal, was bedeutet, dass es versiegelt sehr genau und ordentlich.
Langes нитевидная DNA-Molekül gewickelt auf ein Netzwerk von winzigen molekularen Spulen. Die Art, wie diese Rollen zu drehen und entspannen, wirkt sich direkt auf die ein-und ausschalten der Gene. Wenn die DNA ist kompakter, Gene ausgeschaltet, und wenn die DNA erweitert, die Gene enthalten. Forscher noch nicht verstehen, wie und warum dies geschieht.
Obwohl atomistische Modell ist der Schlüssel zur Enträtselung der Geheimnisse, die Modellierung der DNA auf diesem Niveau ist eine schwierige Aufgabe und erfordert enorme Rechen Leistung.
«Jetzt konnten wir modellieren das ganze gen mit Hilfe eines Supercomputers Trinity. In Zukunft können wir nutzen Supercomputer Exascale, in denen wir simulieren das gesamte Genom», kommentiert Anna Лаппала, aus dem Labor der Physiker in Los Alamos.
Exascale — diese neue Generation von Supercomputern in der Lage, die Berechnungen um ein Vielfaches schneller als die modernen Maschinen. Mit solchen enormen Computing-Funktionen simulieren die Forscher können sofort das gesamte menschliche Genom, indem Sie noch mehr Informationen darüber, wie Gene aktiviert und deaktiviert.
In der neuen Studie veröffentlicht im Journal of Computational Chemistry, ein Team von Wissenschaftlern aus Los Alamos gemeinsam mit Forschern aus dem japanischen Zentrum für informatik RIKEN, Wissenschaftler aus New Mexico und der Universität von New York zu sammeln, um eine große Anzahl von verschiedenen experimentellen Daten und verbinden Sie zusammen, um eine vollständig Atom-Modell, das im Einklang mit diesen Daten.
Computersimulationen dieser Art basiert auf Experimenten, einschließlich der Erfassung der Konformation des chromatins, криоэлектронную Mikroskopie und Röntgen-Kristallographie, sowie eine Reihe von komplexen algorithmen der Computersimulation, die Spezialisten Джейвун Енгом aus RIKEN und Chan-shun Тангом aus Los Alamos.
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