Герб БГПУ

Прорыв в молекулярном моделировании

А.П. Крашенинников

Дни и месяцы приходилось работать компьютерам и суперкомпьютерам под управлением программ предыдущего поколения для того, чтобы приближенно рассчитать динамику сложных высокомолекулярных соединений типа белков. Проблема решения задач со многими взаимодействующими телами всегда остро стояла перед учеными. Для ее разрешения были развиты различные методики сведения задачи к более простой.

Национальное Аэрокосмическое Агентство США, разумеется, тоже не осталось в стороне. Под эгидой Центра Космических полетов им. Годдарда (Goddard Space Flight Center) НАСА была принята программа финансирования разработки технологий, позволяющих упростить расчеты динамики сложных механических систем наподобие спутников, состоящих из сотен тысяч составных частей. При этом, однако, нельзя допустить сколько-нибудь значимой потери точности результатов, поскольку для космической индустрии точность расчета составляет проблему первостепенной важности, а порой - вопрос жизни и смерти.

В программе (Small Business Innovation Research [SBIR]) приняла, в т. ч., участие компания Moldyn Inc., которая получила патент на технологию моделирования низкочастотных колебаний сложных молекул. Нет нужды говорить, что компания предлагает теперь собственный коммерческий продукт: программный комплекс с использованием разработанной компанией технологии "Multibody Order (N) Dynamics" (MBO(N)D).

Суть метода расчета заключается в том, что производится, говоря избитыми словами, "реструктуризация" молекулы. Вся сложнейшая биомеханическая конструкция молекулы разбивается на новые, более крупные структурные единицы (группы связанных атомов), часть из которых считаются идеально жесткими, а остальные - гибкими. Таким образом удается избавиться от необходимости отдельного описания каждого из атомов, входящих в состав молекулы. Такое рассмотрение молекулы позволяет в некоторых случаях снизить объем вычислений на два порядка по сравнению с процедурой расчета динамики отдельных атомов при сопоставимой точности результатов.

Технология MBO(N)D уже активно применяется фармацевтическими компаниями для различных задач молекулярного анализа, таких как моделирование взаимодействий в системе препарат-белок, результаты которого затем сравниваются с уже изученными эффектами по фармацевтическим базам данных. Разработка лекарств, химически имитирующих естественный лиганд белка, играет одну из основных ролей в фармакологии. Миллиарды различных молекул и субмолекулярных атомных групп анализируются при этом на предмет возможного применения в лекарственных целях. Благодаря новой разработке американских ученых возможно удешевление и существенное ускорение процесса разработки лекарственных средств. Но самое главное, для этого можно будет использовать рабочие станции средней производительности, а не только суперкомпьютеры.


Источник информации: Phys.Web.Ru
Дата публикации: среда, 17 апреля 2002 года
Версия для печати | Оглавление