Без моделирования жизни молекул не обойтись в медицине. Прежде всего – в фармацевтике при создании новых лекарств. А еще в разработке биотехнологий, в сельском хозяйстве. В молекулярном моделировании используются огромные объемы информации, которые к тому же постоянно и быстро увеличиваются. Поэтому без мощных компьютеров, а еще лучше – грид-структур, здесь не обойтись.
Молекулярная биология – относительно молодая наука. Она выясняет, каким образом наследственность, воспроизведение себе подобного, биосинтез, хранение и передача информации, превращение энергии и другие важные функции жизни зависят от структуры и взаимодействия молекул белков и нуклеиновых кислот.
Молекулярная биология возникла на стыке биохимии, биофизики, молекулярной генетики. Ее важное достижение – раскрытие механизма генных мутаций и их влияние на эволюцию организма.
Известность ОИЯИ как мирового физического центра в последние годы постепенно распространяется и на новую область научно-прикладных исследований – компьютерное молекулярное изучение физических, химических и, в особенности, биологических структур и систем.
Все началось в 2004 году, когда по инициативе и при активной поддержке директора Объединенного института Алексея Сисакяна в Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ был образован новый сектор – компьютерного молекулярного моделирования, который возглавил Х.Т. Холмуродов. Он наладил тесные контакты с японскими коллегами и уже пять раз провел в Дубне российско-японское совещание по молекулярно-динамическому изучению в науках о веществе и биологии.
Именно эти совещания послужили основой и мотивацией для коллег из МГУ провести совещание «Компьютерное и теоретическое моделирование биомолекулярных взаимодействий». Его посвятили проблемам изучения макромолекул и сложных молекулярных соединений, структуры белка, прорывам в молекулярном моделировании, задачам моделирования экологической и радиационной биофизики и другим. Совещание работало в Дубне и Москве, где его участники познакомились с кафедрой биофизики биологического факультета МГУ.
Это совещание проводит научный совет по биофизике РАН при поддержке IUPAB (Международного союза чистой и прикладной биофизики), –рассказывает председатель оргкомитета совещания член-корреспондент РАН А.Б. Рубин (МГУ). – В чем его идея? Что могут сделать физики для решения биологических проблем? Оказывается, очень много, давая не только методы, но и физические идеи. Но
самое интересное в том, что физики не имеют готовых решений, а, занимаясь биологическими задачами, развивают и свою область знаний.
Это совещание посвящено молекулярному моделированию процессов внутри сложных молекул. Белок – сложная большая молекула, но ее функционирование вполне предсказуемо. Вопрос: как движение всех этих плотно упакованных атомов за секунды, а иногда за миллиардные доли секунды, сохраняет определенный порядок, как оно вообще происходит? Ответ на это вопрос имеет теоретическое и прикладное значение. Например, для ныне развивающихся нанотехнологий – создания биологических нанодвигателей, нанороботов для медицины. Наноразмерные объекты подчиняются другим принципам, нежели макрообъекты.
Уровень совещания очень высокий, – считает профессор Г.Ю. Ризниченко, которая представляла на нем не только МГУ, но и IUPAB. – Мы пригласили лекторов с переднего края науки – из Массачусетского, Бостонского университетов и Университета Мэриленда США, университетов Нидерландов, Испании, Кореи, МГУ, МФТИ и Московского института биоорганической химии. Доклады приглашенных лекторов были сами по себе очень интересные, к тому же специально подготовлены как лекции – изложены понятным языком, без углубления в узкую специализацию. С яркими докладами, знакомящими с ОИЯИ, выступили Т.А. Стриж (ЛИТ), О.В. Белов и Х.Т. Холмуродов (ЛРБ).
Среди участников молодежь составила две трети, причем российские участники были не только из Москвы и Дубны, но даже с Дальнего Востока.
IUPAB поддерживает такие мероприятия, стремится привлекать молодежь. Еще для молодых очень эффективны свободные дискуссии, которые здесь постоянно возникают, возможность беседовать с профессорами, чем они и пользуются.
Вообще, биофизика – очень широкопрофильная наука, содержащая разные направления, и молекулярное моделирование – важное и активно развивающееся.
Сегодня грид позволяет моделировать процессы, происходящие в очень сложных биомолекулах, что раньше сделать было просто невозможно.
Теперь у нас есть возможность моделировать, начиная с атомов, имея первичные уравнения взаимодействия и начальные данные, полученные из рентгеноструктурного анализа, чтобы понять, как будет двигаться сама молекула.