美日創建迄今最大DNA基因模型

時間:2019-4-26 10:51:43  來源:科技日報

    據物理學家組織網近日報道,美國和日本科學家攜手,“征用”10億個原子,創造了迄今最大的DNA基因模擬。最新研究將幫助科學家更好地了解癌癥等疾病,開發相應的治療方法。

    該研究負責人、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室結構生物學家科麗莎·三本松說:“在(原子)這一細節尺度上理解DNA非常重要,因為我們想要準確理解基因是如何打開和關閉的。在原子水平建模基因是完整解釋DNA如何擴展和收縮(控制基因的打開和關閉)的第一步,知道這種情況如何發生可以揭開很多疾病的秘密。”

    DNA是所有活體生物的藍圖,擁有編碼人體結構和活動的基因,以非常精確和有組織的方式簇擁在一起。長長的、弦狀DNA分子纏繞在一個微小的分子線軸網絡內,這些線軸纏繞和解開的方式可以打開和關閉基因。當DNA更緊湊時,基因就會被關閉;當DNA擴展時,基因就會被打開。目前,研究人員還不了解這種情況如何以及為何發生。

    雖然原子模型是解決這個問題的關鍵,但在此尺度上模擬DNA并非易事,需要極強的計算能力。三本松等人在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的“三一”(Trinity)超級計算機上進行了此次突破性模擬,該機在2018年全球超算500強上名列第六。來自該國家實驗室、新墨西哥州聯盟、紐約大學和日本理化研究所(RIKEN)計算科學中心的研究人員,收集了大量不同類型的實驗數據,創建出這一全原子模型。

    該國家實驗室的高分子物理學家安娜·拉帕拉說:“現在,我們能在‘三一’超級計算機的幫助下對整個基因進行建模。將來,我們能夠利用下一代超級計算機——百億億次超級計算機,對整個基因組進行建模,從而更深入地了解基因如何開啟和關閉。”

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