Superkomputer Anton - mistrz zaginania białek

Superkomputer Anton został specjalnie zaprojektowany do pracy nad symulacją zaginania protein. Testy wykazały, że wykonuje on tego typu zadania stukrotnie szybciej niż dotychczas używane maszyny.

Proteiny przyjmują najróżniejsze kształty, od których zależą ich właściwości. Przewidzenie w jaki sposób zagnie się białko pozwala na określenie funkcji, jaką może spełniać. Jest zatem niezwykle istotne np. podczas produkcji leków. Jednak białka są niezwykle skomplikowanymi strukturami, więc obliczenia konieczne do przewidzenia ich ostatecznego kształtu są bardzo czasochłonne.

Tutaj z pomocą przychodzi Anton, który nie tylko potrafi je zagiąć, ale i obserwować jego dynamikę. Byliśmy przeświadczeni, że raz zagięta proteina jest statyczna jak skała, ale to nieprawda. Jest bardzo mobilna. Zmienia się pomiędzy poszczególnymi konformacjami - mówi David Eliezer z Weill Cornell Medical College.

Anton to dzieło niezależnego instytutu badawczego D.E. Shaw Research. Jego założycielem jest były profesor Columbia University David Shaw. W 1986 roku porzucił on karierę naukową i zajął się finansami. Z czasem założył własny fundusz hedgingowy. Uczony odniósł sukces. W 2009 roku znalazł się na 123. miejscu listy 400 najbogatszych Amerykanów. Forbes oszacował jego majątek na 2,5 miliarda dolarów.

Jednak wcześniej, bo w 2001 roku, profesor powrócił do nauki. Założył własny instytut badawczy i wykorzystał swój majątek by pracować nad tym, co go interesuje, i nie musieć oglądać się na dofinansowanie z budżetu federalnego. Zajął się dynamiką białek. Badania nad nią ma umożliwić Anton, superkomputer nazwany tak na cześć Antoine van Leeuwenhoeka. Maszyna jest od początku do końca dziełem pracowników D.E. Shaw Research. Sam założyciel instytutu był doradcą naukowym prezydenta Clintona, doradza też Obamie.

Antona przetestowano za pomocą dwóch dobrze poznanych protein - domeny białka WW oraz inhibitora trypsyny. Superkomputer symulował, co dzieje się z białkiem podczas zginania, odginania i ponownego zginania. Uzyskano niezwykłą zgodność ze znanymi danymi eksperymentalnymi, co świadczy o przydatności Antona.

Obliczenia, konieczne do pokazania tego, co dzieje się z inhibitorem trypsyny w ciągu 1 milisekundy zajęły Antonowi 100 dni. Dotychczas w tym samym czasie udawało się symulować procesy zachodzące w czasie 10 mikrosekund. Anton jest zatem 100-krotnie szybszy od poprzedników.

Pomimo tak znacznego sukcesu Anton nie będzie nadawał się do każdego rodzaju symulacji. Przede wszystkim sam Shaw mówi, że konieczne jest przetestowanie go z innymi proteinami. Ponadto istnieją też białka, których proces zaginania jest liczony w sekundach. Jego symulowanie jest zatem poza zasięgiem nie tylko innych superkomputerów, ale także i Antona. Niewątpliwie jednak nowa maszyna przyczyni się do znacznego skrócenia czasu wielu badań i posłuży do stworzenia w przyszłości jeszcze szybszych superkomputerów specjalizujących się w zaginaniu białek.

zaginanie białek Anton D.E. Shaw Research superkomputer