Исследователи из Центра молекулярной и клеточной биологии «Сколтеха» сравнили, как разные методы предсказания структуры белка влияют на дальнейшую оценку его стабильности после мутации. Об этом Хабру рассказали в пресс-службе «Сколтеха». Оказалось, что одинаковый результат дают как экспериментально полученная трёхмерная структура близкого по последовательности белка, так и предсказанная ИИ структура исследуемого белка. При этом попытка предсказать структуру интересующего учёных белка на основе известной структуры его «родственника» только ухудшает предсказание. Это упростит исследователям предварительные вычисления при оценки изменения стабильности вследствие мутаций.

Исследователи опубликовали новый снимок «Джеймса Уэбба». На этот раз в объектив телескопа попала центральная глубокая часть молекулярного облака Хамелеон I (630 световых лет от Земли), наполненная льдом. Кроме изображений «Уэбб» предоставил спектральные данные области, благодаря которым учёные установили, что в этом месте располагается самый холодный лёд в молекулярном облаке, после чего разобрали его состав.

1.

источник изображения

В 1944 году физик Эрвин Шредингер, один из основателей современной квантовой механики, опубликовал небольшую книгу, которая изменила ход современной биологии. "Что такое Жизнь?" – лихо вопрошает заголовок. Могут ли события внутри живого организма быть объяснены исключительно физикой и химией? – Да, могут, – отвечает Шредингер. "Неспособность современной физики и химии объяснить такие события вовсе не дает оснований сомневаться в том, что они могут быть объяснены этими науками в будущем."

Эта мысль привлекла поколения ученых-физиков к биологии и стала поводом создания таких коллабораций как Theoretical and Computational Biophysics Group под шефством Клауса Шультена. Это объединение экспериментальных биологов и кафедр физики, химии, биохимии, клеточной и молекулярной биологии из Иллинойского университета в Урбана-Шампейне с лабораториями по всему миру. Особую роль в группе занимают профессиональные программисты – ПО разработанное группой используется научными сотрудниками по всему миру.

Это история об исследователях, которые пытаются понять таинства жизни, воспроизводя их силами компьютерного моделирования и о становлении вычислительной биологии как таковой.

источник изображения

В 1992 году Клаус Шультен столкнулся с большой дилеммой, за которую был бы благодарен любой ученый. Как лучше потратить полмиллиона долларов на оборудование?

Ссылка на наш ролик

Это мой второй текст на Хабре. Он плавно вырос из первой статьи «Молекулярная биология и Houdini летом двадцатого».

Мы закончили наш новый (второй) ролик 12 апреля 2021 года, в День космонавтики. Дата получилась случайной — я очень хотел закончить работу в понедельник. Но это оказалось идеальное совпадение.  

Поехали!

Вот приблизительный диалог, который состоялся у нас с Валерией (молекулярный биолог) на старте проекта:

— А давайте сделаем английскую озвучку к нашему ролику про иммуноглобулин?

— А давайте.

— И заменим ротавирус на коронавирус. Они же очень похожи. 

— Да.

— Часть сцен нам даже не нужно будет переделывать. 

— Да.

— И перейдём с CPU-рендера на GPU. Откажемся от Blender в пользу DaVinchi Resolve. Тайминг у нас останется тот же — одна минута. Звук и вирус. Думаю, за пару месяцев мы всё закончим.

— Ага, наверное.

Мы создали атомарную 3D модель вируса SARS-CoV-2. И хотим рассказать о нашем проекте.

Драфт этой статьи был написан почти два месяца назад. Затем я заболел ковидом, а потом долго восстанавливал свои когнитивные способности, изгоняя из себя древесину.

Предполагаю, что многие из нас видели фокусы. Волшебство. Когда хочется воскликнуть:

— Да как ты это сделал! Это же невозможно!

Давайте посмотрим, какие возможности предоставляет Houdini (софт назван в честь Гарри Гудини, да) для работы с разным количеством объектов/данных/точек. Где есть место фокусам. И как они могут помочь при работе с большими и тяжёлыми сценами. И не забываем, что наша конечная наша цель — визуальное представление этих данных.

Чем больше биологических объектов мы показываем, тем сложнее сцена. Один иммуноглобулин IgG – это 13 тысяч атомов. А если мы показываем вирус SARS-CoV-2, облепленный антителами и двигающийся по поверхности клетки, то это порядка 50 миллионов атомов. 

Расшифрованные структуры всех белков (и не только), которые учёные хотят сделать общественным достоянием, передаются в глобальную базу — PDB (Protein Data Bank).  И любой школьник/студент/аспирант/профессор/велосипедист может свободно использовать какую угодно структуру, ссылаясь на источник. Изумительный случай человеческого единства. 

Данные хранятся в формате файла PDB/CIF. Это облако точек/атомов с координатами. Информации достаточно, чтобы описать структуру объекта в пространстве. Хотя данных там больше — есть информация о химических элементах, аминокислотах и прочем. Для нас сейчас важны только атомы и их координаты.

1 VDB (воксели/кубики)  

Воксели позволяют представлять модель/точки в виде кубиков. Они могут быть больше или меньше. Воксели не используются в чистовом производстве, т.к. криволинейную поверхность (например, сферу) сложно представить кубами. Чтобы сгладить воксели их конвертируются в полигоны. Обратный процесс тоже возможен. Воксели занимают много места. При линейном увеличении размера объём вокселей увеличивается в кубической зависимости. Тогда зачем нам воксели?