美日创建迄今最大DNA基因模型-风君子博客

  科技日报北京 4 月 25 日电 (记者刘霞)据物理学家组织网近日报道,美国和日本科学家携手,“征用”10 亿个原子,创造了迄今最大的 DNA 基因模拟。最新研究将帮助科学家更好地了解癌症等疾病,开发相应的治疗方法。

  该研究负责人、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室结构生物学家科丽莎·三本松说:“在(原子)这一细节尺度上理解 DNA 非常重要,因为我们想要准确理解基因是如何打开和关闭的。在原子水平建模基因是完整解释 DNA 如何扩展和收缩(控制基因的打开和关闭)的第一步,知道这种情况如何发生可以揭开很多疾病的秘密。”

  DNA 是所有活体生物的蓝图,拥有编码人体结构和活动的基因,以非常精确和有组织的方式簇拥在一起。长长的、弦状 DNA 分子缠绕在一个微小的分子线轴网络内,这些线轴缠绕和解开的方式可以打开和关闭基因。当 DNA 更紧凑时,基因就会被关闭;当 DNA 扩展时,基因就会被打开。目前,研究人员还不了解这种情况如何以及为何发生。

  虽然原子模型是解决这个问题的关键,但在此尺度上模拟 DNA 并非易事,需要极强的计算能力。三本松等人在洛斯阿拉莫斯国家实验室的“三一”(Trinity)超级计算机上进行了此次突破性模拟,该机在 2018 年全球超算 500 强上名列第六。来自该国家实验室、新墨西哥州联盟、纽约大学和日本理化研究所(RIKEN)计算科学中心的研究人员,收集了大量不同类型的实验数据,创建出这一全原子模型。

  该国家实验室的高分子物理学家安娜·拉帕拉说:“现在,我们能在‘三一’超级计算机的帮助下对整个基因进行建模。将来,我们能够利用下一代超级计算机——百亿亿次超级计算机,对整个基因组进行建模,从而更深入地了解基因如何开启和关闭。”