Дослідження властивостей молекул
Суперкомпьютер как исследование свойств молекул
Суперкомпьютерами принято называть вычислительные системы огромной производительности, которые состоят из большого количества вычислительных узлов, объединенных в единый ресурс.Менее производительные вычислительные системы — кластеры, в них функция вычислительных узлов возложена на автономные компьютеры, подключенные к скоростной сети обмена данными. Компьютеры, входящие в кластер, могут находиться в разных помещениях и даже зданиях — всюду, куда можно протянуть сетевой кабель. Многие научно-исследовательские центры и крупные университеты отдают предпочтение именно кластерам как дешевой альтернативе суперкомпьютерам, используя для этих целей парк своей компьютерной техники. Суперкомпьютеры и кластеры различаются только внешне, по сути же они работают схожим образом и относятся к системам параллельных сетевых вычислений — grid-сетям (англ. grid — решетка, сетка). Этот тип вычислений отличается скоростным взаимодействием между собой вычислительных узлов, что позволяет моделировать протекание сложных природных процессов.
Применение в исследованиях свойств молекул
Суперкомпьютеры способствуют исследованиям по открытию новых лекарств от рака путем объединения знаний химии и специализированного программного обеспечения.
Исследования концентрируются на нескольких протеинах, которые определены в качестве возможной цели в терапии рака. С помощью процесса, называемого "виртуальным отбором", специальное аналитическое программное обеспечение выявит молекулы, которые взаимодействуют с указанными протеинами, и определит, какие из выявленных молекул-кандидатов обладают наибольшей вероятностью превратиться в лекарственное средство. Этот процесс похож на поиск нужного ключа для открытия специального замка - путем перебора миллиона за миллионом молекул-ключей.
Для создания лекарственного средства научно-исследовательская организация должна найти, исследовать и воспроизвести молекулу, которая вступает в желаемое фармацевтическое взаимодействие. Нахождение молекулы, которая взаимодействует с целевым протеином (или другим элементом, способствующим развитию процесса болезни) изменяя этот процесс, то есть, взаимодействует с лекарственным эффектом, является ключевым в процессе открытия успешного лекарства.
Именно огромное количество молекул, которое необходимо исследовать, и делает процесс открытия таким захватывающим. Существуют миллиарды и миллиарды молекул, которые могут потенциально обладать свойствами лекарства. Те, которые рассматриваются в данном исследовании, отбираются из "каталога" молекул, которые были предварительно определены, как возможно обладающие необходимыми характеристиками. Каждая молекула пройдет через процесс виртуального отбора с использованием программы THINK. Будут созданы виртуальные модификации этих молекул для того, чтобы повысить вероятность взаимодействия с активными зонами протеина. Эти манипуляции над молекулами дают исследователям еще несколько возможных "вариантов" структуры каждой отдельной молекулы. Новые структуры, полученные из оригинальной молекулы, называются "de novo" производными.
В определенный момент времени виртуальные молекулы должны уступить место реальным вещам. Используя полученную фармакофору как новую карту, фармацевтические компании или исследовательские лаборатории будут синтезировать молекулы и исследовать их не виртуальное взаимодействие.
Завершение этапа виртуального отбора является началом многочисленных исследований, которые должны быть проведены в лабораториях с целью исследования лекарства и начала его промышленного производства, необходимого, чтобы помочь реальным больным раком. Исследование межмолекулярного взаимодействия является хорошим началом в процессе создания лекарства, но нахождение биохимической реакции не является достаточным. Чтобы молекула превратилась в реальное лекарство от рака, ее действие должно быть исследовано в человеческом организме и должна быть найдена возможность ее промышленного синтеза.
Джерела
http://www.popmech.ru/technologies/9137-s-miru-po-nitke-superkompyuter/
