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UOの研究者は、薬物開発を促進するためのツールを発表します

コンピューターシミュレーションは、材料科学者と生化学者が高分子の動きを研究し、新薬と持続可能な材料の開発を進めるのに役立ちます。ただし、これらのシミュレーションは、最も強力なスーパーコンピューターでさえも課題となります。オレゴン大学の大学院生は、タンパク質、核酸、プラスチックなどの合成材料などの大きな分子の運動と挙動を研究するために使用される単純化されたコンピューターモデルの精度を大幅に改善する新しい数学方程式を開発しました。先月公開されたブレークスルー 物理的なレビューレター 、DNA複製などの複雑な生物学的プロセスにおける大きな分子の動きを調査する研究者の能力を高めます。このような複製のエラーに関連する疾患を理解するのに役立ち、新しい診断戦略と治療戦略につながる可能性があります。「分子がどのように動き、ねじれ、機能するかを理解したい」と、理論的な物理化学教授のマリナ・ゲンザ教授と協力して新しいモデルを開発した物理学博士候補のジェシー・ホールは述べた。 「この新しい方程式を使用すると、より大きなタンパク質複合体をシミュレートし、これらの分子機械が体内でどのように機能するかについてより深い洞察を得ることができます。」ホールの研究は、計算科学者が50年以上取り組んでいる問題について進歩しています。混oticとした粘性環境内で摩擦生体分子の経験を正確に計算する方法です。生体分子 - タンパク質などの生物によって生成される分子は、他のタンパク質、核酸、および他の種類の分子とともに、数千の水分子に囲まれています。この環境内では、それらは一定の動きです。それらは、核酸や他のタンパク質に折り、展開し、結合します。「彼らはそこにくねくねしています。彼らがしていることのメカニズムは、DNAの複製がどのように機能するか、または特定のメカニズムを標的とする薬を開発する方法を理解するために非常に重要です」とホールは言いました。科学者は、物理的なサンプルを合成して研究するのではなく、コンピューターモデルを仮想ラボとして使用します。これにより、コードを変更して分析している分子を変更して、変化の効果を調べることができます。「粗粒の良いモデルがある場合、大規模なシステムをシミュレートできます」と、この研究の共著者であるGuenza氏は述べています。 「たとえば、分子がどのように一緒に移動するかを確認し、機械として組み合わせ、組み合わせ、機能します。1つのアミノ酸を変更し、分子が生物学的機能を実行する方法に変異がどのように影響するかを確認できます。」生体分子システムは非常に大きく複雑であるため、研究者は粗粒の数学モデルに依存しており、各原子を描写することなく分子の動きをシミュレートします。これにより、計算のスピードを上げながら、コンピューティングコストを削減し続けることができます。しかし、科学者たちは何十年もの間、粗粒のシミュレーションを実行するときに使用されるデータの一部である摩擦の価値を正確に計算するために何十年も苦労してきました、とGuenzaは言いました。分子が流体を通過すると、結果として生じる摩擦が抗力効果を生み出し、内部変動と外部の動きの両方に影響します。「タンパク質がどのように動くかを説明するには、粘性力、周囲の分子との衝突からのランダムな力、および分子を一緒に保つ内部力のバランスをとる必要があります」とゲンザは言いました。「タンパク質の動きの1つの側面を説明するための多くの良い仕事がありますが、タンパク質の動きのいくつかの側面を一度に説明できるより完全なモデルが必要です」とホールは言いました。 「基本的には、より多くの選択と自由を提供するはるかに一般的な形のアインシュタイン関係を考え出しました。これにより、計算を特定のシステムに柔軟に調整し、より信頼できる結果を得ることができます。」ホールの方程式は、分子の内部変動と液体を介した外部拡散の両方の摩擦を同時に説明する最初のものです、とゲンザは言いました。「これは素晴らしい解決策だ」と彼女は言った。 「Jesseの作業は、単純な分子システムと複雑な分子システムの両方に適用できる非常に正確なツールを提供し、これらの大規模システムのシミュレーションをより速く、より正確にします。」長年にわたり、Guenzaグループは、分子シミュレーションを加速する正確な理論ツール、新しいポリマーベースの材料の設計、および複製中にタンパク質がDNAとどのように相互作用するかを研究するために不可欠なツールの開発に焦点を当ててきました。 DNA複製のエラーは、がんの発症に役割を果たし、幅広い遺伝障害につながる可能性があります。「私たちは、非常に正確で正確な数学モデルを得るために、さらに多くのツールを構築する必要があることに気付きました」とホールは言いました。彼の研究は主に理論的ですが、「私たちは後で使用できるいくつかのより実用的なツールに向けて構築しています」とホールは言いました。 「うまくいけば、これは他の人が私には決して起こらなかったプロジェクトに取り組むために使用できるツールです。」 /パブリックリリース。起源の組織/著者のこの資料は、ポイントインタイムの性質であり、明確さ、スタイル、長さのために編集される可能性があります。 Mirage.newsは制度的な立場や側面を取ることはなく、ここで表明されたすべての見解、立場、結論は、著者のみの見解のみです。 #UOの研究者は薬物開発を促進するためのツールを発表します