迄今最大美日创造出含10亿原子的DNA基因模型

04-26

在原子水平上理解DNA是很重要的，因为如何能准确地理解基因是如何开启和关闭的，就可以解开许多疾病发生的秘密。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。”

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