Científicos crean la primera simulación biomolecular de mil millones de átomos

Los modelos detallados proporcionan información sobre las estructuras tridimensionales de los genes y el papel de la organización tridimensional en la función de los genes.

los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos han creado la simulación más grande hasta la fecha de un gen completo de ADN, una hazaña que requiere mil millones de átomos para modelar y ayudará a los investigadores a comprender y desarrollar mejor las curas para Enfermedades como el cáncer.

“Es importante entender el ADN a este nivel de detalle porque queremos entender con precisión cómo se activan y desactivan los genes”, dijo Karissa Sanbonmatsu, bióloga estructural de Los Álamos. “Saber cómo sucede esto podría revelar los secretos de cuántas enfermedades ocurren”.

El modelado de genes a nivel atomístico es el primer paso para crear una explicación completa de cómo el ADN se expande y se contrae, lo que controla el encendido / apagado genético.

Sanbonmatsu y su equipo realizaron la simulación revolucionaria en la supercomputadora Trinity de Los Alamos, la sexta más rápida del mundo. Las capacidades de Trinity apoyan principalmente el programa de administración de reservas de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, que garantiza la seguridad, la protección y la eficacia de las reservas nucleares de la nación.

El ADN es el modelo para todos los seres vivos y contiene los genes que codifican las estructuras y la actividad en el cuerpo humano. Hay suficiente ADN en el cuerpo humano para envolver alrededor de la tierra 2.5 millones de veces, lo que significa que se compacta de una manera muy precisa y organizada.

La larga molécula de ADN, semejante a una cuerda, se enrolla en una red de diminutos carretes moleculares. Las formas en que estos carretes se enrollan y desenrollan activan y desactivan los genes. La investigación en esta red de carretes se conoce como epigenética, un nuevo campo de la ciencia en crecimiento que estudia cómo se desarrollan los cuerpos dentro del útero y cómo se forman las enfermedades.

Cuando el ADN se compacta más, los genes se desactivan y cuando el ADN se expande, los genes se activan. Los investigadores aún no entienden cómo o por qué sucede esto.

Si bien el modelo atomista es clave para resolver el misterio, simular el ADN en este nivel no es una tarea fácil y requiere una gran capacidad de cómputo.

Científicos crean la primera simulación biomolecular de mil millones de átomos.

“En este momento, pudimos modelar un gen completo con la ayuda de la supercomputadora Trinity en Los Alamos”, dijo Anna Lappala, física de polímeros en Los Alamos. “En el futuro, podremos hacer uso de supercomputadoras exascales, que nos darán la oportunidad de modelar el genoma completo”.

Las computadoras de Exascale son la próxima generación de supercomputadoras y ejecutarán los cálculos muchas veces más rápido que las máquinas actuales. Con ese tipo de poder de cómputo, los investigadores podrán modelar todo el genoma humano, brindando aún más información sobre cómo se activan y desactivan los genes.

Fuente:
COMUNIDAD BIOLÓGICA