Впервые создана компьютерная модель жизненного цикла микроорганизма

Ученые из Стэнфордского университета и Института им Крейга Вентера, разработали первую компьютерную модель целого микроорганизма, скромной одноклеточной бактерии, которая живет в человеческих гениталиях и дыхательных путях.

По сообщениям экспертов и ученых, данная работа стала гигантским шагом к разработке компьютерных лабораторий, которые смогут производить тысячи экспериментов намного быстрее, чем это возможно сейчас. Это позволит ученым раскрыть секреты таких заболеваний как рак и болезнь Альцгеймера.

"Вы каждую неделю читаете в газете об открытии гена рака или гена болезни Альцгеймера", - сказал Маркус Коверт из Стэнфорда, возглавлявший это исследование. "Тогда почему мы до сих пор не излечили все эти заболевания? Ответ, конечно, заключается в том, что рак - это не проблема одного гена; здесь имеют место тысячи факторов".

Для медиков и биохимиков, компьютерные модели позволят значительно ускорить ранние стадии поиска новых химических соединений. А для молекулярных биологов, достаточно аккуратные модели позволят глубже понять базовые принципы жизнедеятельности клеток.

Доктор Коверт сказал: "Что отличает нашу работу от всех других, так это то, что мы включили все гены и все известные функции генов".

Модель полного жизненного цикла патогена под названием Mycoplasma genitalium, была представлена в пятницу в журнале Cell.

Все расчеты производятся на кластере из 128 компьютеров, которые моделируют жизненный цикл клетки на молекулярном уровне, включая взаимодействие 28 категорий молекул, таких как ДНК, РНК, протеины и промежуточные продукты обмена веществ под названием метаболиты.

Ученые использовали данные из более 900 научных публикаций, для подтверждения точности их компьютерной модели.

"На данный момент, моделирование одного деления клетки занимает 10 часов и генерирует полгигабайта данных", - пишет доктор Коверт.

Количество генов этой бактерии составляет 525, что значительно меньше, чем у другой бактерии, часто применяемой в лабораториях, E. coli (4288 генов).

"Главный вопрос для всех нас: что произойдет, если мы смоделируем более крупный организм, например, E. coli, дрожжи или даже, со временем, человеческую клетку?", - спросил доктор Коверт. Он отметил, что E. coli делится каждые 20-30 минут и количество молекулярных взаимодействий при этом значительно выше, что потребует больших вычислительных ресурсов.

"У меня будет ответ через несколько лет", - написал он.

Оригинал (на англ. языке): Nytimes.com

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции