美日创建迄今最大DNA基因模型

科学日报，北京，4月25日(记者刘霞)——根据物理学家组织网络最近的一份报告，美国和日本的科学家联手“征用”10亿个原子来创造有史以来最大的DNA遗传模拟。最新的研究将有助于科学家更好地了解癌症等疾病，并开发相应的治疗方法。

负责这项研究的美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的结构生物学家科妮莉亚·宋三说:“在(原子)尺度上理解DNA非常重要，因为我们想确切地了解基因是如何开启和关闭的。”。在原子水平上模拟基因是完全解释DNA如何膨胀和收缩(控制基因的打开和关闭)的第一步。知道这是如何发生的可以揭开许多疾病的秘密。"

DNA是所有生物的蓝图。它有编码人体结构和活动的基因，并以非常精确和有组织的方式聚集在一起。长而多丝的DNA分子缠绕在一个微小的分子线轴网络中，这些线轴可以被缠绕和解开以打开和关闭基因。当DNA更紧密时，基因将被关闭。当DNA膨胀时，基因被打开。目前，研究人员不知道这是如何以及为什么发生的。

虽然原子模型是解决这一问题的关键，但在这种规模上模拟DNA并不容易，而且需要很强的计算能力。圣马祖和其他人在洛斯阿拉莫斯国家实验室的三位一体超级计算机上进行了这一突破性的模拟，该计算机在2018年全球超级计算500强中排名第六。来自国家实验室、新墨西哥联盟、纽约大学和日本物理化学研究所计算科学中心的研究人员收集了大量不同类型的实验数据来创建这个全原子模型。

国家实验室的聚合物物理学家安娜·拉帕拉说:“现在我们可以在‘三位一体’超级计算机的帮助下模拟整个基因。将来，我们将能够使用下一代超级计算机——数十亿台超级计算机——来模拟整个基因组，以便更深入地了解基因是如何开启和关闭的。”