Российскими и французскими физиками создан инновационный метод - трехмерное рентгеновское сканирование. Этой "операции" подвергаются белковые молекулы в растворе «Pepsi-SAXS». Методика опережает в скорости - в пятьдесят раз! - действующие аналогичные системы. Это позволяет исследователям ускорить рабочий процесс по созданию новых лекарств. Об этом сообщает статья, опубликованная в Acta Crystallographica.
В соответствии с пояснениями Сергей Грудинина, руководителя научной группы Университетов Гренобля и МФТИ, которые он сделал для пресс-службы МФТИ, методика проверена основательной выборкой материалов, которые были представлены двумя важнейшими биологическими информационными базами - BioIsis и SASBDB. Исследователями продемонстрировано: «Pepsi-SAXS» действует до пятидесяти раз скорее, чем используемая методика CRYSOL, FoXS и трёхмерный метод Цернике в SAStbx. Более того, разработанный метод более точен.
Несколько тысяч аминокислот составляют существующие в нашем организме белковые молекулы, часто закрученные в сложные формы из-за взаимодействий отдельных "звеньев" таких пептидных цепей. Ученым еще не удалось научиться распознавать по молекулярным формулам, каковы формы молекул. Закон этот еще полностью не раскрыт.
Вот почему определением структуры отдельных белков исследователи занимаются "ручным способом", иногда пользуются компьютерной симуляцией. Бывает, используется и замораживание отдельных молекул белков жидким азотом и гелием для "просвечивания" сверхмощным рентгеновским лазером.
По словам Грудинина, результат подобных трехмерных "рентгенов" не допускается к моментальному использованию в научном эксперименте и для работы по изучению структуры молекул. Прежде они нуждаются в обработке и определении, понимании того, каким образом отражают рентгеновские пучки различные точки исследуемой молекулы в период съемки.
Обычно, аналитика такой съемки выполняется очень долго, здесь требуются немалые вычислительные мощности. Например, обработка информации только по одному эксперименту забирала приблизительно около полусуток. Поэтому, как отечественными, так и западными физиками и программистами изыскиваются возможности, как упростить и убыстрить IT-"гадание по фото".
Содружество исследователей МФТИ и Университета Гренобля позволило найти возможности ускорения долгого и трудоемкого процесса от пяти до пятидесяти раз. Для этого и был разработан новый метод: получить рентгенснимки таким образом, чтобы сбор информации рентгеновским "сканером" касался лишь сведений о частицах света, отразившихся от атомов и молекул в стороны и назад, "не обращая внимания" на атомы и молекулы, отражающиеся вперед, следуя в основном рентгеновском потоке.
Разработанный метод, по свидетельству ученых, дает возможность получить молекулы на рентгеновских фотографиях, не заботясь о специальной их подготовке. Это касается как раствора, так и живой клетки. В то же время, разработка обслуживается значительными вычислительными мощностям. Большими, чем остальные виды рентгеновских «сканеров».
Группой Грудинина подготовлена метода упрощения этих расчетов. Им помогло открытие, которое сделал математик Генрих Штурман еще в 70-е годы XX в. Ученым была обнаружена возможность использования особых матфункций, которые учитывают как расстояния между отличными типами атомов в цепочке белков и формы их связей с молекулами воды воздействуют на их способность рассеивать рентгеновское излучение.
Опыты с инновационными методами, проявили высокоскоростную работу изобретенной системы «рентгена в трех измерениях» для белков. Она намного опережает по быстроте действия методы-конкуренты, анализирующие информацию. И весьма важно: высокая скорость не требует жертв в качестве вычислений. Созданная программа, по заверениям исследователей, может использоваться на ноутбуке со сравнительно медленным процессором. Это весьма полезно в практической работе.
По замыслу исследовательской группы под руководством Грудинина, новая методика будет содействовать быстрому созданию лекарственных препаратов, включая антибиотики. Эта платформа поспособствует скорому появлению инновационных органических материалов, началу выращивания искусственных органов.