Российский суперкомпьютер объяснил укладку ДНК

Благодаря моделированию, проведенному на суперкомпьютере Московского государственного университета -  «Ломоносов», ученым удалось найти возможное объяснение укладки ДНК по принципу спагетти. Результаты исследований опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Согласно выводу ученых, молекула ДНК в ядре клетки упаковывается в особое состояние — фрактальную глобулу — «комок», в котором не существует узлов, а структура его петель повторяется на малых и больших масштабах. Если такую «нить» потянуть за концы, то она без труда распутается. Это, по словам исследователей, способствует эффективному считыванию информации с ДНК.

Такое формирование ДНК происходит за счет ускоренной тепловой диффузии. Ученые придумали аналогичную теорию для звена полимерной цепи (в которой до 250 тысяч звеньев), которая свернута во фрактальную глобулу.

«Мы сумели оценить тепловую динамику, свойственную этому виду укладки. Проведенное нами компьютерное моделирование хорошо подтвердило теоретический результат», — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ Михаил Тамм. 

По мнению авторов исследования, их опыт позволит понять, каким образом происходит хранение и считывание информации с ДНК, а также определить факторы и процессы, оказывающие на это определяющее влияние.

Суперкомпьютер «Ломоносов», установленный в Московском университете в 2009 году, относится к уникальным системам высшего диапазона производительности. В настоящее время он содержит 6654 вычислительных узла, более 94000 процессорных ядер, обладает пиковой производительностью 1,37 Пфлоп/с. Реальная производительность системы на тесте Linpack равна 674 Тфлоп/с, что позволило ему занять в июне 2011 года 13–ое место в списке Top500 самых мощных компьютеров мира.

При помощи суперкомпьютера «Ломоносов», который принимает на себя основную вычислительную нагрузку в рамках суперкомпьютерного комплекса МГУ, уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов.