美日創(chuàng)建迄今最大DNA基因模型

美國和日本科學(xué)家攜手，“征用”10億個(gè)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(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)生物學(xué)家科麗莎·三本松說：“在（原子）這一細(xì)節(jié)尺度上理解DNA非常重要，因?yàn)槲覀兿胍獪?zhǔn)確理解基因是如何打開和關(guān)閉的。在原子水平建?；蚴峭暾忉孌NA如何擴(kuò)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?！?/p>

DNA是所有活體生物的藍(lán)圖，擁有編碼人體結(jié)構(gòu)和活動(dòng)的基因，以非常精確和有組織的方式簇?fù)碓谝黄?。長長的、弦狀DNA分子纏繞在一個(gè)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(shí)，基因就會(huì)被關(guān)閉；當(dāng)DNA擴(kuò)展時(shí)，基因就會(huì)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(gè)問題的關(guān)鍵，但在此尺度上模擬DNA并非易事，需要極強(qiáng)的計(jì)算能力。三本松等人在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的“三一”（Trinity）超級計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了此次突破性模擬，該機(jī)在2018年全球超算500強(qiáng)上名列第六。來自該國家實(shí)驗(yàn)室、新墨西哥州聯(lián)盟、紐約大學(xué)和日本理化研究所（RIKEN）計(jì)算科學(xué)中心的研究人員，收集了大量不同類型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建出這一全原子模型。

該國家實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)的幫助下對整個(gè)基因進(jìn)行建模。將來，我們能夠利用下一代超級計(jì)算機(jī)——百億億次超級計(jì)算機(jī)，對整個(gè)基因組進(jìn)行建模，從而更深入地了解基因如何開啟和關(guān)閉?！?/p>