Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

В МФТИ научились моделировать поведение клеточных мембран для предсказания влияния лекарств и ядов

  • Объем данных для анализа поведения молекул клеточных мембран сократился в 10 раз, а точность снизилась лишь на 10%
  • Метод упростит создание новых лекарств и поможет в борьбе со старением


Ученые из МФТИ создали метод моделирования, способный с высокой точностью и относительно быстро описывать “ответные реакции” клеточных мембран на молекулы лекарств и токсинов, что позволит заранее, без всяких экспериментов просчитывать влияние препаратов на клетки. Исследование опубликовано в Journal of Chemical Theory and Information.


«Особенность нашего метода в том, что он обеспечивает полное численное описание изменений в молекуле. Мы можем отслеживать положение сразу всех атомов, при этом каждому варианту структуры присваивается значение, которое можно использовать для статистического анализа», — говорит ведущий автор исследования Иван Гущин, заведующий лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем, созданной в Центре исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ в рамках проекта 5топ100.


Моделировать поведение биологических молекул крайне затруднительно, поскольку нужно описывать движение каждого ее атома - даже для небольшой молекулы из 54 атомов получится 156 наборов чисел. Огромные массивы информации, полученные в результате моделирования, сложно и долго обрабатывать и интерпретировать.


Группа под руководством Гущина нашла способ значительно упростить анализ результатов моделирования, при этом почти не потеряв в точности описания движения. Авторы исследования использовали для обработки исходящих данных метод главных компонент — способ обработки, который выделяет из данных наиболее существенные. Это в 10 раз сократило объем данных, а точность снизилась лишь на 10%.


Метод был проверен на липидной молекуле DOPC, хорошо изученной экспериментально. Для моделирования было выбрано восемь разных силовых полей - наборов параметров для описания взаимодействия всех атомов. Одни силовые поля описывают взаимодействия между атомами очень подробно, другие -- грубо и приближённо. После этого к полученным данным авторы применяли метод главных компонент.


Оказалось, что для описания движения молекулы из 54 атомов достаточно всего 14 "компонент", то есть совместных движений какой-то группы атомов в молекуле. Одна из компонент, к примеру, отвечает за движение двух “хвостов” у молекулы DOPC в разные стороны, наподобие ножниц.


lipid.png

Два варианта главных компонент движения молекулы. “Компактная” и “развернутая” структуры показаны красным и синим соответственно, промежуточные структуры — оттенками фиолетового. Изображение любезно предоставлено авторами исследования.


Из молекул липидов строится клеточная мембрана,а любые молекулы, чтобы подействовать на клетку, должны преодолеть её. Поэтому изучение поведения липидов  с точностью до отдельных атомов поможет “не вставая из-за компьютера” предсказывать влияние лекарств, токсинов на клетки и организм в целом, а следовательно значительно ускорить поиск новых лекарственных веществ и испытания препаратов. Помимо этого моделирование может помочь в исследовании механизмов старения, механизм которого, по некоторым предположениям, связан с изменением структуры мембран клеток.

fig1_cut.jpg

Структура молекулы DOPC, изучаемой авторами. Слева — химическая структура молекулы, справа — возможные положения молекулы в пространстве. Изображение любезно предоставлено авторами исследования.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика