27 июня 2019, четверг, 15:21
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ разработали программный пакет Knodle для определения связей и степени связи в молекулах. Эта компьютерная программа упрощает один из этапов разработки новых лекарств, сообщается в пресс-релизе МФТИ.

Лекарство, попав в организм человека, должно воздействовать на причину болезни. На молекулярном уровне это нарушение работы каких-то белков и генов их кодирующих.  В разработке лекарств их называют мишенью. Если лекарство противовирусное, то оно должно как-то мешать вирусам встраивать свой геном в человеческий. Тогда мишенью лекарства будет уже белок вируса. Структура встраивающегося белка вируса известна, и даже известно, какое место у него самое важное – сайт связывания. Если вставить в сайт связывания, «затычку» в виде определенной молекулы, то белок вируса не сможет «вживиться» в геном человека и умрет.

При поиске нужных молекул на помощь приходят огромные базы веществ. Для отбора берутся специальные программы, которые, используя приближения квантовой химии, оценивают место и силу с которой сможет прицепиться молекула-«затычка» к белку. Но оказывается, что в базах есть только форма вещества, а для адекватной оценки этим программам требуется еще и информация о состоянии всех атомов и соединений в молекуле. Задачей определения этих состояний и занимается разработанная исследователями компьютерная система Knodle. С помощью новых технологий можно сузить область поиска с сотен тысяч веществ всего до сотни.

Принцип действия пакета Knodle

В своей работе аспирантка МФТИ Мария Кадукова и научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G белком, МФТИ Сергей Грудинин помогли компьютеру оценивать структуру связей в молеулах, используя для этого технологию машинного обучения. Они выбрали нелинейный метод опорных векторов (SVM), метод, который себя зарекомендовал в автоматическом распознавании рукописного текста и изображений. На вход ему давали расположения соседних атомов, а на выходе получали структуру связей. В качестве обучающего материала для программы ученые выбрали 7605 соединений с известной структурой и состояниями атомов. «В этом кроется решающая сила разработанного пакета, так как при обучении на большей базе результат распознавания лучше. Сейчас Knodle находится на шаг впереди подобных себе программ: он допускает  всего 3.9% ошибок, тогда как ближайший конкурент 4.7%», — объясняет Мария Кадукова.

Мария Кадукова, Сергей Грудинин, и «обученный» ими компьютер. Фото: МФТИ

Программный комплекс легко изменять под конкретную задачу. Например, в данный момент Knodle не работает с веществами, содержащими металлы, потому что эти соединения относительно редки. Но если окажется, что лекарство от Альцгеймера будет заметно эффективней, если в нем будет металл, то для адаптации программы потребуется лишь набрать базу с металлическими соединениями. Поэтому остается только догадываться, для какой неизлечимой на данный момент болезни найдут лекарство, используя этот инструмент.

Об итогах своей работы исследователи рассказали в статье, опубликованной журналом Chemical Information and Modeling.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.