科學家利用一種新型超級計算機模擬出在普通感冒中存在的鼻病毒的侵害人體的過程。科學家們最近模擬出來的侵害過程讓他們更好地了解到病毒是如何附著到人體內部細胞并且在其上面進行復制的過程,這為新藥的開發提供了一個非常好的研究平臺。這樣的報道一出,網友認為這才是IT發展的終極目標。不僅如此,還有很多更具有正能量的技術可以讓我們一起分享下。
在幾年前,科學家們才成功繪制了人類基因組序列草圖。我們的基因中存儲著令人吃驚的海量信息,基因的面紗才剛剛揭開一角。事實上,正是由這些基因生成的蛋白質執行著保持我們生命的所有功能。
然而,科學家們仍然還不了解人類蛋白質的大部分功能。如果了解了每種蛋白質如何影響人類的健康,科學家們就可以發明治療疾病的新方法。
現在有大量的數據可用于確定個別蛋白質的作用,但是這些數據需要進行分析才有用。在超級計算機上執行這種分析可能需要花費數年時間。WorldCommunityGrid希望將這個時間縮短到幾個月。
“人類蛋白質組折疊”項目為科學家們提供數據,以用于預測數量巨大的人類蛋白質的形狀。這些預測為科學家們提供了確定人體內個別蛋白質生物功能的線索。如果了解了每種蛋白質影響人類健康的方式,科學家們就可以發明新方法來治療各種人類疾病,如癌癥、愛滋病、非典和瘧疾等。
ISB為WorldCommunityGrid設計了“人類蛋白質組折疊”項目,并且在其大型的研究工作中運用WCG計算的結果。
由于不同的氨基酸按照特定的規則彼此粘連在一起,因此蛋白質會呈現出折疊的形狀。設想氨基酸是20個不同顏色的珠子。珠子具有粘性,但只有某幾種顏色的組合才可以粘在一起。這使得氨基酸鏈以一種特殊的方式折疊,從而構成了對人體有用的蛋白質。人體細胞具有幫助蛋白質正確折疊的機制,同樣重要的是,細胞還具有除去不正確折疊的蛋白質的機制。
“人類蛋白質組折疊”結合數百萬臺計算機的計算能力
全部人類基因的集合稱為“人類基因組”。人類基因組中的基因超過三萬個,數量取決于計數方法。每個基因都是稱為DNA的長鏈的一段,它確定了三萬多個蛋白質中每一個的氨基酸鏈構成方式。最近幾年,科學家們已經能夠繪制人類基因的序列圖。這意味著我們現在知道了人類所有蛋白質的氨基酸序列。因而,人類基因組與作為人類所有蛋白質集合的“人類蛋白質組”有著直接的關系。
盡管研究人員已經了解了很多關于人類蛋白質組的信息,然而大多數蛋白質的功能仍是一個謎。基因沒有確切地揭示蛋白質如何折疊成最終的形狀,而這個形狀十分重要,因為它決定了一種蛋白質的功能以及該蛋白質可以和其他哪些蛋白質連接或相互作用。
了解蛋白質的形狀可以幫助研究人員了解蛋白質如何執行特定的功能以及疾病如何阻止蛋白質執行保持細胞健康所必需的功能。
“人類蛋白質組折疊”項目可以在網格中結合數百萬臺計算機的計算能力,以幫助科學家們了解人類蛋白質如何折疊。這個具有重大意義的任務中要完成的作業可通過網格共享,因此可以比常規的超級計算機更快地獲得結果。如果能更好地了解蛋白質的結構,科學家們就可以了解疾病的機理,并能最終找到治愈疾病的方法。
當您的網格代理程序運行時,它會以各種方式折疊氨基酸鏈,并評估每種折疊與確定特定氨基酸粘連與否的具體規則的符合程度。當計算機嘗試以數百萬種方式折疊鏈時,其實是在嘗試蛋白質在人體中實際的折疊方式。計算出的每種蛋白質的最佳形狀會返回給科學家們,以供日后研究。
計算機程序的名稱是Rosetta。當程序嘗試不同的折疊方式時,它會計算出一個“Rosetta分數”,表明這種蛋白質折疊方式的適當程度。要計算該分數,程序會按照多種計分規則考慮蛋白質中氨基酸的壓縮方式。分數越低(更接近于負數),說明折疊方式越好。
您的計算機為特定蛋白質確定的最佳折疊方式的“Rosetta分數”顯示的值為“Min”,該值位于您的代理應用程序窗口左側的當前“Rosetta分數”下。您可以在窗口的右側看到計算機正在計算的部分折疊的蛋白質的快照圖片。左邊顯示表明迄今為止所折疊蛋白質的適合程度的另外兩個數字。“Environment”分數顯示被擠壓在一起的蛋白質核心的適合程度。“Pair”分數顯示了特定氨基酸和適當的配對物的匹配程度。
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