Gigantisk simulering ger nya kunskaper om ribosomer

En grupp forskare vid amerikanska Los Alamos National Laboratory har simulerat en hel ribosom, cellens proteinsyntesmaskineri, ner till minsta detaljnivå. Simuleringen innefattar 2,64 miljoner atomer, och kallas av forskarna själva den största biologiska simuleringen någonsin.

Simuleringen består av ett antal 2 nanosekunder långa simuleringar utförda med olika begynnelsevillkor, totalt 20 nanosekunder av simuleringar. Det kan för den oinsatte låta kort (och enkelt), men komplexa beräkningar av den här typen måste utföras med väldigt korta tidssteg och för varje tidssteg måste ett stort antal beräkningar utföras (dessutom genereras stora mängder data). Förutom atomerna i ribosomenen, simulerades även atomerna i det omgivande “lösningsmedlet” (vatten) – totalt blir det 2,64 miljoner atomer. Det som undersöktes var en delprocess i proteinsyntesen, närmare bestämt hur tRNA går igenom ribosomen. Simuleringen utfördes på superdatorn “Q” i Los Alamos, eller åtminstone på 768 av dess 8192 processorer.

Att titta på strukturen hos molekyler och kunna relatera den till deras funktion är rätt komplicerat. Många molekylstrukturer bestäms till exempel genom metoder som kräver att man lyckas framställa en kristall bestående enbart av molekyler av den sorten, eller genom att ha ett fruset prov vid en låg temperatur. Många av kroppens viktiga byggstenar rör dock på sig när de genomgår en reaktion, och hur det går till kan man oftast bara gissa. Här är simuleringar ett användbart verktyg. Om man känner till utgångsstrukturen, bindningsstyrkor och övriga data som behövs kan man räkna fram troliga sätt som rörelsen sker på.

Kunskaperna man får från simuleringen kan förhoppningsvis bidra till bättre former av antibiotika hoppas Kevin Sanbonmatsu, som lett studien. Antibiotika stoppar ribosomen från att tillverka nya proteiner, och vet man hur ribosomen rör sig (och inte bara hur den ser ut när den är stilla) blir det lättare att ta reda på hur det går till. Resultatet av simuleringarna publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Om det här är världens största biologiska simulering eller inte är däremot hopplöst att avgöra, det beror ju alldeles på vilka kriterier man använder. Antal atomer? Antal celler? Mängden rå beräkningskraft? Oavsett det är det otroligt häftigt att man kan göra så här pass stora simuleringar…

Länkar

Nyhetsrelease 1(Los Alamos National Laboratory)
Artikeln (Proceedings of the National Academy of Sciences, pren. krävs)

Leave a Reply