Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
В пятницу 25 мая прошла первая научная конференция консорциума Folding@home. Цели были обсудить последние научные достижения, поделиться новыми методиками как лучше использовать FAH а также спланировать новые инфраструктурные улучшения FAH на следующий год. Некоторые важные новости с мероприятия будут размещены в блоге.
Я представил 2 доклада на первой конференции Folding@home (оказавшейся потрясающим событием!). Первый доклад затрагивает новое в терапии белками. Давно известно, что протеин IL-2 может помогать стимулировать иммунный ответ, что, в теории, для людей с иммунодефицитными заболеваниями может быть чрезвычайно полезным. На практике, однако, лечение IL-2 часто приводит к серьёзным проблемам с сердцем. Для того, чтобы найти лучшее решение проблемы, коллеги из Стенфорда разработали вариант белка IL-2, который может стимулировать иммунный ответ без причинения каких-либо побочных эффектов. Однако, они не могли понять как он работает, так как оба белка имеют почти идентичные структуры! Используя Folding@home мы показали, что IL-2 является относительно гибким белком, тогда как вариант наших коллег заключен в жесткую структуру, готовую стимулировать иммунный ответ.
Во втором докладе говорится о некоторых разработанных мной новых методах, которые могут позволить нам предсказать подобное поведение, чтобы в следующий раз мы могли "нагрузить работой" экспериментаторов, а не ждать пока они принесут нам интересные задачи.
Модуль молекулярного моделирования GROMACS с открытым исходным кодом стал одним из основных инструментов моделирования Folding@home на протяжении почти десятилетия. Я рассказал о новых инструментах, введенных в GROMACS 4.6, которые будут очень полезными для биомолекулярных исследований проводимых Folding@home. В частности, эти новые инструменты сделают намного более лёгким количественную оценку силы взаимодействия маленьких молекул с белками. Зная силу этих взаимодействий можно предсказывать насколько эффективными будут предложенные новые лекарства.
_________________ aka Evgen!i in F@H, R@H, SIMAP
Последний раз редактировалось Evgenii 11.06.2012 10:49, всего редактировалось 1 раз.
FahCon2012 оказалась захватывающей конференцией. Мы поделились нашей работой, относящейся как к новой методологии проведения вычислений, так и к нашей вычислительной и экспериментальной работе по гриппу. Нам также было приятно послушать о многих важных событиях других исследователей FAH.
Почему мы изучаем грипп? Во первых, только в США грипп убивает около 40 тыс. человек ежегодно, и много больше - по всему миру. В основном это дети моложе 2 и взрослые старше 60 лет, и у всех нас кто надеется жить после 60 и/или имеет детей это вызывает определенную озабоченность. Во вторых, грипп имеет богатый "послужной список", являясь причиной массовой гибели в глобальном масштабе, как например в 1918 г. Подобный вирус сегодня легко может убить около 60 млн человек, и мы хотели бы подготовиться. В третьих, грипп является важной модельной системой для понимания других вирусов, таких как ВИЧ, вирусов вызывающих рак (HPV-вирус папиломы человека), гепатита С, вирус герпеса человека 4-го типа. Это может показаться удивительным, но многие виды рака провоцируются вирусами, что является важным для профилактики.
Мы много работали на тему того, как грипп на начальном этапе проникает в клетки для размножения. Это важная терапевтическеая цель, это также критично для понимания почему вирусы типа H5N1 не стали эффективно передаваться между людьми. Некоторые новые исследования посвящены сворачиванию белка в мембране, что требуется для проникновения вируса. У нас есть несколько новых потрясающих результатов, которые мы сразу разместим в блоге, как только они будут опубликованы (в научном журнале).
Мы также представили новые разработки по программному пакету Copernicus. Группы Кассона, Линдала и Панде опубликовали в прошлом году статью по Copernicus на SC11 (International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis), и группы Кассон и Линдала продолжили дальнейшее его развитие. Copernicus, по сути, делает гораздо более прозрачным фоновое управление крупномасштабным моделированием, таким образом, исследователям FAH станет гораздо легче интегрировать новые методы. Также он работает на суперкомпьютерах и облачных платформах, так что мы можем использовать их в дополнение к FAH, и исследователи, не имеющие отношения к FAH, могут выполнять такие же вычисления, которые мы делаем с помощью FAH. Так как все эти изменения происходят на стороне сервера, рядовые кранчеры не увидят разницы, но мы рады новым возможностям, которые Copernicus сделает доступными.
Member
Статус: Не в сети Регистрация: 08.08.2003 Откуда: Москва
Evgenii Огромное спасибо. Предлагаю попросить тебя и MadMax выступать (по мере возможности) штатными командными переводчиками, это необходимо в свете создания нового и качественного командного ресурса. Без вашей работы не получится популяризовывать распределенные вычисления и усиливать мощь нашей команды.
Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
tguskill писал(а):
Предлагаю попросить тебя и MadMax выступать (по мере возможности) штатными командными переводчиками
можно попробовать, но, поскольку я не являюсь профессиональным переводчиком, то не гарантирую отсутствие мелких косяков в переводе (я химик, тема мне немного близка по духу). Если кто-то знает предмет лучше, буду рад поправкам. Информацию брать только отсюда (http://folding.typepad.com/news/), или есть еще какие-то ресурсы?
Member
Статус: Не в сети Регистрация: 08.08.2003 Откуда: Москва
Evgenii Можешь засылать мне на проверку, я вроде доктор по образованию, авось вместе и победим вражеский язык Либо с MadMax скооперироваться. Я думаю, все наше сообщество будет благодарно тебе за эту работу.
Одиним из увлекательных проектов, проводимых в настоящее время в voelzlab [входит в консорциум Folding@Home - прим.], является молекулярное моделирование синтетических полимеров - пептоидов. Пептоиды – это биомиметические молекулы, которые могут сворачиваться подобно белкам, но имеют отличающиеся структурные свойства. Установлено, что некоторые пептоиды могут сворачиваться в уникальные трехмерные структуры, но требуется основательное компьютерное моделирование, чтобы определить движущие силы фолдинга и для предсказания устойчивых пептоидных структур. Если мы сможем разработать инструменты для этого, пептоиды имеют потенциал стать удивительной платформой для дизайна функционализированных наноструктур, которые могут быть использованы для самого разнообразного применения, от биотерапевтики до наноматериалов.
Недавно мы показали, что современные методы силового поля [одни из многих методов установления пространственной структуры молекул - прим.] могут безошибочно сворачивать пептоиды (публикация) и сейчас мы работаем с экспериментаторами по «слепому» предсказанию структуры пептоидов (следите за результатами здесь в ближайшее время). Этим летом мы надеемся использовать Folding@Home для начала крупномасштабного моделирования многих последовательностей пептоидов чтобы лучше понять механизмы их фолдинга и принципы дизайна пептоидов. Мы рассчитываем на тесное сотрудничество с кранчерами и тестерами Folding@Home в продвижении этих проектов. Несомненно, вы часто будете видеть нас на этих форумах!
Доктор Snow, новый исследователь из колорадского университета, представил презентацию предстоящих исследований. Общая тема этих исследований - проектирование новых синтетических белков для применения в биоэнергетике и медицине. В частности, доктор Snow с коллегами использует компьютерное конструирование белков для создания новых ферментов (целлулаз) с целью более эффективного и экономичного производства биотоплива. Для продвижения этих расчетов группа доктора Snow разработала программу (SHARPEN), которая могла бы быть задействована в проекте Folding@Home. В докладе обсуждены технические проблемы разработки вычислительного ядра SHARPEN F@h. Примечательно, что используя существующую молекулярную механику, F@h все еще может содействовать решению упомянутых задач.
TSC! Russia member
Статус: Не в сети Регистрация: 24.07.2004 Откуда: Yaroslavl Фото: 32
Evgenii хорошо получается кстати.. Если есть возможность и желание (кстати сегодня очередная новость была) посмотри английский раздел у них на сайте со статьями/публикациями.. может "голопом по европе" в общеразвивающих целях переведешь чего нам
_________________ Бег – искусство оставаться на месте
Последний раз редактировалось Evgenii 11.06.2012 10:51, всего редактировалось 1 раз.
В частности, доктор Snow с коллегами использует компьютерное конструирование белков для создания новых ферментов (целлулаз) с целью более эффективного и экономичного производства биотоплива. Для продвижения этих расчетов группа доктора Snow разработала программу (SHARPEN), которая могла бы быть задействована в проекте Folding@Home.
Означает ли это, что F@H постепенно отворачивается от фундаментальных исследований и начинает заниматься решением прикладных задач? Evgenii, спасибо за перевод. Видимо мы очень многого не знаем о проекте в котором участвуем. Похоже общемировой тренд в ближайшие годы будет посвящен биотопливу. В переведенных MadMax статьях по R@H тоже идеть речь про разработку энзимов для разложения полисахаридов в целях получения на выходе спирта (биотоплива): [TSC!] Rosetta@Home: обсуждение #9605906. Т.е. возможно в ближайшем будущем оба проекта будут работать для достижения результатов по одному направлению: целлюлазы (ферменты катализирующие распад целлюлозы). Вот интересная статья про производство и применение целлюлазы: http://www.abercade.ru/research/analysis/5578.html.
Статья исследовательской компании «Abercade»
Описание основных технологий производства целлюлазы
Описание фермента. Основные сферы применения
Целлюлаза представляет собой комплекс из трех основных ферментов, действующих совместно:
Целлюлазы гидролизуют целлюлозу с образованием глюкозы, целлобиозы и олигосахаридов.
Эндоглюконазы действуют первыми на аморфные волокна целлюлозы. Это приводит к образованию небольших волокон со свободными редуцирующими и не редуцирующими концами. Затем эндоглюконаза действуют на свободные концы волокон, в результате чего образуется целлобиоза, которая гидролизуется β-гликозидазой с образованием конечного продукта – глюкозы.
Ферментные препараты, способные разрушать целлюлозу находят широкое применение в самых разных отраслях производства. Мировое производство целлюлаз составляет тысячи тонн. Использование целлюлаз позволяет применять безотходные технологии. Гидролиз целлюлозы дает глюкозу, которую можно использовать для производства пищевых и кормовых белковых препаратов, получать из нее спирт для энергетических целей.
Целлюлолитические ферменты с успехом применяют в самых различных производствах, где сырьем являются растительные материалы или отходы переработки растений. В таблице 8 приведены основные сферы применения целлюлаз.
Основные сферы применения целлюлазы #77
Описание основных технологии производства целлюлазы
Целлюлазы синтезируются исключительно микроорганизмами (бактериями, микроскопическими грибами и актиномицетами). Целлюлолитические микроорганизмы преимущественно разрушают целлюлозу и не используют другие компоненты питательных сред в качестве источников энергии.
В качестве возможных продуцентов целлюлаз рассматриваются многие микроорганизмы. Но выделять в среду ферменты в большом количестве способны только микроскопические грибы. Микроскопические грибы – наиболее вероятные продуценты целлюлаз с использованием агроотходов, так агроотходы по составу наиболее схожи с их природными субстратами. Также отмечается, что культивирование грибных продуцентов является наименее затратным процессом при промышленном производстве целлюлаз.
Наиболее полно изучен продуцент Trichoderma reesei, способный разрушать нативную целлюлозу. Однако этот штамм, не смотря на внеклеточную продукцию фермента, производит не самый эффективный целлюлазный комплекс. В результате 40 летних обширных поисков было найдено около 60 продуцентов целлюлаз. Грибы, такие как Humicola, Aspergillus и Penicillium, бактерии, такие как Cellulomonas, Pseudomonads и актиномицеты – Streptomyces применяются для производства целлюлазы. Penicillium, Aspergillus и Humicola гидролизуют нативную клетчатку.
В коммерческом производстве целлюлаз в настоящий момент наиболее распространенным методом получения является глубинное культивирование. Однако поверхностное культивирование обеспечивает более оптимальные условия для роста аэробных микроскопических грибов. Твердофазное культивирование, по мнению многих авторов, перспективная технология для производства целлюлаз, так как она менее затратна и использует доступные источники клетчатки. Подсчитано, что при производстве 1 килограмма целлюлазы c помощью Clostridium thermocellum, при глубинном культивировании затрачивается 40,36 долларов США, тогда как при поверхностном – 15,67 долларов США (в ценах 2004 года). Однако существуют ограничения в применении твердофазной ферментации: длительное время культивирования и низкая продуктивность.
При промышленном производстве целлюлаз применяют традиционную схему выделения ферментов: экстракция водой водорастворимой части культуры; стабилизация целлюлаз в растворе некоторыми солями; осаждение целлюлаз или их частичное фракционирование органическими растворителями; высушивание влажных осадков.
Агропромышленные отходы давно применяются в качестве дополнительного источника клетчатки и как субстраты для роста микроорганизмов-продуцентов целлюлаз. Углеводными источниками в промышленном производстве целлюлаз являются: солома, отходы обмолота злаковых культур, пшеничные и рисовые отруби, тростниковая меласса и отходы бумажной промышленности. В отечественной ферментной промышленности для производства целлюлаз применяют в основном пшеничные отруби. Наряду с отрубями в составы сред вводятся солодовые ростки, которые богаты витаминами группы В, фосфором, клетчаткой, легкоусвояемыми редуцирующими веществами и аминокислотами. В состав среды также вводят рисовую, овсяную или ячменную шелуху, свекловичный жом.
В качестве примера приведем технологию получения целлюлазного препарата целловиридин ГЗх (Trichoderma viride 44-11-62/3, ОАО "Биотехнология", 1996) на 63 м3 ферментерах. Рекомендуемая регламентная среда для культивирования, %:
Водородный показатель среды 5,5 pH. Культивирование проводят в непрерывном режиме семь суток. Удельная активность фермента в культуральной жидкости до 30 ед/мл. Объем культуральной жидкости 32 м3 при коэффициенте загрузки 0,6. Недостатком данного способа для получения целловиридина в промышленных условиях на ферментерах объемом 63 м3 является то, что в качестве источника углерода в питательной среде применяют свекловичный жом. Он даже после дробления имеет пористую структуру, разбухает в воде и всплывает, что приводит к образованию обильной пены. Это является причиной образования заторов в технологических трубопроводах. Для устранения затора технологическую операцию необходимо прерывать. Кроме этого, подобное обстоятельство отрицательно сказывается на работе технологического оборудования.
Все это ведет к значительным механическим потерям, как питательной среды, так и культуральной жидкости и, следовательно, к низкому выходу конечного продукта. Снижение выхода обуславливается главным образом низкой технологичностью питательной среды, связанной с негомогенностью ее состава из-за использования свекловичного жома в качестве источника углерода.
Способы производства целлюлазы с использованием агросубстратов #77 #77
Использование очищенной целлюлозы, для промышленных процессов получения целлюлаз, лишено многих недостатков, но является затратным. Лактоза, целлобиоза, гентобиоза, являются индукторами биосинтеза целлюлозы, но только применение лактозы экономически целесообразно. Исследователи разных стран пытаются найти агросырье, эффективно заменяющее компоненты питательной среды. Научные центры, занимающиеся данной проблемой, расположены в Индии, Нигерии, Бангладеш и Китае. Получены многообещающие результаты, но многие данные противоречивы. При рассмотрении технологий можно выделить несколько важных аспектов.
1) Сырье для культивирования необходимо подготавливать (измельчать, проводить кислотный или щелочной гидролиз). 2) Выбор метода и условий культивирования влияет на ферментный состав целлюлаз. Например, при глубинном культивировании выход эндоглюконаз выше чем при поверхностном. 3) Выбор штамма-продуцента определяет время культивирование (от 1 до 22 дней), также влияет на необходимость добавлять экзогенные источники углеводов, азота, минеральных солей.
Для характеристики ферментного состава целлюлаз принято измерять три активности: FPA (Filter Paper Activity), CMC (Carboxymethyl cellulаse), целлобиозную или β-глюкозидазную. Хотя многие авторы измеряют суммарную целлюлазную активность, или активность только определенного фермента.
Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
sco01 спасибо . Со статьями можно попробовать, хотя на это потребуется больше времени, чем на перевод новостей. Слишком там много специфических научных терминов, не понятных большинству читателей форума, в том числе и мне Но, как говорится, нет ничего невозможного.
Bailiff8 писал(а):
Означает ли это, что F@H постепенно отворачивается от фундаментальных исследований и начинает заниматься решением прикладных задач?
Я так думаю, что это и есть фундаментальная проблема - чтобы весь цикл заработал: сначала создать наилучшую ферментную систему на компьютере, потом отдать её биохимикам чтобы те её "сварили" и потом проверить на практике, а действительно ли это лучшая система. Там еще упоминается о возможном применении в медицине. Однако, сначала им придется как-то прикрутить их SHARPEN к фолдинг-клиенту и проекту в целом.
_________________ aka Evgen!i in F@H, R@H, SIMAP
Последний раз редактировалось Evgenii 11.06.2012 10:55, всего редактировалось 1 раз.
Member
Статус: Не в сети Регистрация: 05.02.2007 Откуда: Moscow
Можно и мне высказать мнение? Спасибо создателю этой темы и тому кто переводит эти статьи. Как глоток свежего воздуха читать подобные вещи и знать что компьютер трудится не просто так. Так же эта темка будет способствовать привлечению новых людей в команду, ведь многим хочется видеть более менее осязаемые результаты от участия в проэкте, команде. Ещё раз хочу выразить большую благодарность тем людям, которые наполняют и будут наполнять данную тему в дальнейшем, свежими новостями и интересными научными вещами. Буду пристально следить за обновлениями.
Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
musicman321 Успокойся, во-первых, до биотоплива пока не добрались, это пока планы на будущее, сейчас считаем медицину, так что можешь смело гонять комп . Да и когда доберутся, это будет не единственная задача, а одна из многих.
Во-вторых, здесь стоит важная фундаментальная задача: разобраться на молекулярном уровне в процессе разложения целлюлозы энзимами, определить и выбрать с помощью компьютерного моделирования наилучший из них. Те же по сути задачи стоят и перед медициной - выбрать наилучшее лекарство или способ лечения болезни, при этом, не методом "тупого" перебора, а осознанно, основываясь на данных о структуре молекул-мишеней (ДНК или белков вирусов, белков-рецепторов и т.п.) и молекул-лекарств, понять их механизмы взаимодействия, механизмы фолдинга белков, определить факторы, которые будут благоприятно или негативно влиять на это.
Ну и, в-третьих, не нефтью единой, как говорится. Развитые страны уже давно стали отказываться от традиционных источников энергии в пользу возобновляемых. В Германии (недавно читал новость ) хотят реально полностью отказаться от атомной энергии в пользу гелиоэнергетики. А чтобы через 30-50 лет (или когда она там закончится) полностью отказаться от нефти, фундаментальные исследования альтернативных источников энергии нужно проводить уже сейчас.
_________________ aka Evgen!i in F@H, R@H, SIMAP
Последний раз редактировалось Evgenii 11.06.2012 10:57, всего редактировалось 1 раз.
Member
Статус: Не в сети Регистрация: 09.04.2011 Фото: 10
Evgenii писал(а):
Во-вторых, здесь стоит важная фундаментальная задача: разобраться на молекулярном уровне в процессе разложения целлюлозы энзимами, определить и выбрать с помощью компьютерного моделирования наилучший из них. Те же по сути задачи стоят и перед медициной - выбрать наилучшее лекарство или способ лечения болезни, при этом, не методом "тупого" перебора, а осознанно, основываясь на данных о структуре молекул-мишеней (ДНК или белков вирусов, белков-рецепторов и т.п.) и молекул-лекарств, понять их механизмы взаимодействия, механизмы фолдинга белков, определить факторы, которые будут благоприятно или негативно влиять на это.
Ну похожие задачи. Ну ведь они ставят на передний план прикладное применение в виде производства биоэтанола, а с применением в медицине - уж как получиться.
Evgenii писал(а):
В Германии (недавно читал новость ) хотят реально полностью отказаться от атомной энергии в пользу гелиоэнергетики.
Хотеть не вредно, но увы пока что кпд фотоэлементов вообще неалё, не смотря на все их потуги.
И вообще пусть делают отдельный проект и считают там хоть управляемый термоядерный синтез. Ибо нех играть на доверии людей. Проект задумывался как медицинский, так что нефиг втюхивать левье, в виде прикладной биохимии.
Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
musicman321 Здесь, видишь ли, важна работоспособность самой идеи. Есть условия задачи: некий фермент действует на некий субстрат. Вопрос: можно ли с помощью методов молекулярной динамки смоделировать этот процесс и там же, на компьютере, сконструировать такую искусственную ферментную систему, чтобы она действовала лучше аналогов, присутствующих в Природе. А где будет работать этот фермент, в бочке с целлюлозой или клетках нашего с тобой организма, уже не так важно (для построения модели и её решения). А то, что в посте сделан акцент на биотопливо - так это понятно, это же америкосы, у них такой проект имеет бОльшие шансы на поддержку, у них менталитет такой, им важно не быть в зависимости от стран-экспортеров нефти, от НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ источников энергии.
Ну и последнее. Если уж ты такой ярый противник биоэтанола (водку не пил что-ли никогда??? ), то когда доктора введут эту серию задач в FAH, можно зайти на страничку описания проектов http://fah-web.stanford.edu/psummary.html, почитать описания, выбрать тебе не угодные и поставить их в фильтр по IP выдающего сервера.
Надеюсь, я тебя убедил. На этом предлагаю закончить дискуссию
TSC! Russia member
Статус: Не в сети Регистрация: 08.09.2006 Откуда: Питер
а я вот согласен с камрадом musicman321! Биотопливо по моим понятиям никак не соприкасается с медициной. Все доводы уважаемого Evgenii в защиту этих расчетов меня не убеждают. Тем более что для России это не актуально, у нас помимо нефти еще газ и уголь в огромных количествах. Забастовку докторам, пусть все не профильные расчеты выводят в отдельный проект. Может проголосуем по этому поводу? Интересно мнение команды.
Куратор темы Статус: Не в сети Регистрация: 21.09.2005 Откуда: Иркутск Фото: 1
demagogen Перечитайте еще раз мой пост выше, тогда станут понятны точки соприкосновения. Да что вы зациклились на этом биотопливе??? Здесь ключевая фраза: "разработка новых ферментов на основе моделирования молекулярной динамики". А результаты могут быть применимы ко всем живым системам, ибо не существует таковых без ферментов. Он так сказал, чтоб ему денег на проект дали.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения