_ Fizicienii dezvoltă software de modelare pentru a studia membrane biologice la mezoscală

Cercetătorii de la Institutul Niels Bohr, Universitatea din Copenhaga și Universitatea din Danemarca de Sud au publicat recent FreeDTS — un pachet software partajat conceput pentru a modela și studia membranele biologice la mezo scară — scara „ între „nivelul macro mai mare și nivelul micro mai mic.

Acest software completează un software important care lipsește printre instrumentele disponibile de modelare biomoleculară și permite modelarea și înțelegerea multor procese biologice diferite care implică membranele celulare, de exemplu, diviziunea celulară.

Forma membranei conține informații despre starea fiziologică a celulei și sănătatea generală a unui organism, astfel încât acest nou instrument, cu gama sa largă de aplicații, ne va îmbunătăți înțelegerea comportamentului celular și a rutelor deschise. pentru diagnosticarea infecțiilor și a bolilor precum Parkinson.

Publicarea FreeDTS este acum raportată în Nature Communications.

Pachetul software Weria Pezeshkian de la Institutul Niels Bohr a lucrat pentru ultimii cinci ani, după ce o idee inițială între el și John Ipsen de la Universitatea din Sudul Danemarcei, este împărtășită – deschisă fiecărei cercetători din acest domeniu.

În mod normal, competiția pentru obținerea rezultatelor științifice este ridicat, iar progresele științei au fost păstrate secrete până la publicare – așa că aceasta pare într-adevăr o atitudine foarte generoasă. Atât de generos încât ar putea părea puțin naiv.

Este un amestec ciudat de respect pentru „pionierii” domeniului modelării biomoleculare și de faptul că domeniul oferă atât de multe întrebări fără răspuns, încât ar părea aproape lipsit de respect. față de comunitatea științifică pentru a păstra instrumentul pentru noi înșine, explică Pezeshkian.

„Sunt atât de multe întrebări și blocaje de rezolvat pentru a atinge obiectivele finale, încât ar fi puțin probabil să lucrăm la exact aceleași probleme. Cu toate acestea, apare ocazional suprapunere și este un cost util pe care îl plătim pentru avansarea domeniului.

„Dar mai există și un alt aspect: unul dintre motivele pentru care comunitatea noastră, comunitatea de simulare și modelare biomoleculară a avut acest lucru. Creșterea rapidă a popularității și creșterea rapidă este faptul că ne-am străduit întotdeauna să atragem mai mulți oameni în joc și să împărtășim idei, rezultate și metode și, adesea, asistență directă, fără a ne aștepta la câștiguri personale imediate.

„Această cultură a fost construită. de către primii pionieri în domeniu, unul, întârziatul, care a promovat întotdeauna această abordare de împărtășire și atragere a oamenilor – așa că suntem în mare măsură pe umerii giganților în acest sens.”

Membrane biologice — ce sunt ele cu adevărat?

Când luați în considerare o celulă, vă puteți imagina o mulțime de mici „fabrici” în interior, numite organite, care își fac treaba — înconjurate de o membrană.

Celula este, de asemenea, înconjurată de o membrană numită membrană plasmatică. Dar membranele nu sunt doar o suprafață de limită. Ei participă activ la multe procese. Sunt făcute dintr-o multitudine de molecule diferite și sunt dinamice, în mișcare tot timpul.

Multe boli sunt asociate cu forma neregulată a membranei și organizarea biomoleculară anormală, așa că studiul membranelor ne poate ajuta să înțelegem starea unei celule și sănătatea generală a unui organism. De exemplu, atunci când un neuron are o activitate sporită, indicând o cerere mai mare de energie, structura mitocondriilor, un organel responsabil cu generarea de pachete de energie celulară din alimente (denumită adesea centrala celulei), suferă modificări.

În plus, anumite boli, de exemplu, boala Alzheimer, au fost asociate cu modificări ale formei membranei mitocondriale.

„Deocamdată, nu putem vedea exact care sunt cauzele exacte ale modificărilor formei membranei și cum sunt acestea exact legate de diagnosticarea unei anumite boli. Dar la un moment dat, în viitor , lucrările de încercare și erori în laborator vor deveni minime, deoarece modelarea va ghida experimentele cu o acuratețe de neimaginat, pe măsură ce modelarea noastră devine mai precisă și puterea opțiunilor de calcul crește.

„Vom avea nevoie de o mulțime de ajustări. și mai este mult de parcurs, așa că este foarte plăcut să lucrezi în cadrul acestei comunități de partajare, pentru că toți lucrăm la diferite aspecte ale ei", explică Pezeshkian.

"Probabil că acest lucru întinde puțin. departe, dar posibil, în viitor, imaginând, de exemplu, mitocondriile noastre și utilizând simulări computerizate bazate pe fizică, putem spune: Această persoană are această boală cu această deficiență genetică specifică. Așadar, perspectiva modelării computaționale este destul de grozavă – nu suntem încă acolo, dar o putem vedea la orizont.”

(Fluierul)