Ученые из Университета Иллинойса создали 3D-симуляцию живой минимальной клетки, используя графические процессоры Nvidia для моделирования 7000 генетических информационных процессов за 20 минут.
«Даже для минимальной клетки требуется два миллиарда атомов. Вы не можете создать подобную 3D-модель в реалистичном масштабе времени человека без графических процессоров», — рассказала профессор химии и директор университетского Центра физики живых клеток Зайда Люти-Шульте.
Моделирование воспроизводит физические и химические характеристики минимальной клетки в масштабе частиц. Клетка имеет только минимальный набор генов, необходимый для ее выживания, функционирования и репликации. Тем не менее, создав динамическую модель, имитирующую поведение живой клетки, ученые смогли получить представление о фундаментальных процессах, происходящих в живых клетках.
«Мы обнаружили, что фундаментальное поведение моделируемой клетки проявляется не потому, что мы его запрограммировали, а потому, что кинетические параметры и липидные механизмы были правильными в нашей модели», — объяснила ученый.
Зайда Люти-Шультен и ее коллеги разработали программное обеспечение с ускорением на графическом процессоре Lattice Microbes, которое находится в программном центре Nvidia NGC. Исследователи использовали Lattice Microbes с тремя графическими процессорами архитектуры Nvidia Volta, чтобы смоделировать минимальную версию паразитических бактерий — микоплазмы.
Моделирование показало, что клетка тратит большую часть своей энергии на транспортировку молекул через клеточную мембрану. Исследование продемонстрировало потенциал моделирования целых клеток, что в конечном итоге может помочь ученым предсказать, как изменения в реальных клетках повлияют на их функции.
Читать далее
Гиперзвуковой самолет на водороде развивает скорость до 12 Махов. Это почти 15 000 км/ч
Физики открыли новый тип «странного металла»
Астрономы нашли странную экзолуну: она больше Земли и на ней может быть жизнь