美日創(chuàng)建迄今最大DNA基因模型 需收集大量不同類型的實驗數(shù)據(jù)

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國和日本科學(xué)家攜手，“征用”10億個原子，創(chuàng)造了迄今最大的DNA基因模擬。最新研究將幫助科學(xué)家更好地了解癌癥等疾病，開發(fā)相應(yīng)的治療方法。

該研究負(fù)責(zé)人、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室結(jié)構(gòu)生物學(xué)家科麗莎·三本松說：“在(原子)這一細節(jié)尺度上理解DNA非常重要，因為我們想要準(zhǔn)確理解基因是如何打開和關(guān)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(guān)閉)的第一步，知道這種情況如何發(fā)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(jié)構(gòu)和活動的基因，以非常精確和有組織的方式簇?fù)碓谝黄稹ｉL長的、弦狀DNA分子纏繞在一個微小的分子線軸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，這些線軸纏繞和解開的方式可以打開和關(guān)閉基因。當(dāng)DNA更緊湊時，基因就會被關(guān)閉;當(dāng)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(fā)生。

雖然原子模型是解決這個問題的關(guān)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(lián)盟、紐約大學(xué)和日本理化研究所(RIKEN)計算科學(xué)中心的研究人員，收集了大量不同類型的實驗數(shù)據(jù)，創(chuàng)建出這一全原子模型。

該國家實驗室的高分子物理學(xué)家安娜·拉帕拉說：“現(xiàn)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(guān)閉。”