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靶向蛋白质组技术研发进入快车道,北鲲云超算为技术顺利推进提供有力支撑

作者:互联网

在近代生物医药的发展进程中,针对蛋白质的研究一直没有停止过。近些年,业界的研究重点主要集中在了靶向蛋白质组技术层面,在北鲲云提供的超算平台支撑下,技术的研究取得了可喜的进展。这种技术产生的背景是,过去的很长时间里,针对检测样品中含量的分析,都要通过抗体、转录水平等间接途径才能实现,这些方法存在着很多的弊端,比如灵敏度低、误差大等。而靶向蛋白质组技术可以很好地解决这些痛点问题。

在采用这一技术的过程中,也存在着不少的难题。其中的难点就是在已知一个蛋白质的三维结构的情形下,怎样利用一系列的推算算法,来得出它在折叠的过程中形成的各种各样的中间构象。这显然并不是一件简单的事情,这是因为,由数千个氨基酸组成的长链自发地折叠成稳定结构,所需要的时间大约为 1 秒钟。在北鲲云等平台出现之前,按照常规的计算水平,是难以匹配蛋白质形成的时间尺度的。

有研究机构发现,在这短短一秒钟的时间里,有部分结构会衍生出具有较高亲和力的结合位点。而正是基于这样的发现,为靶向蛋白质折叠中间体致药理性失活(PPI-FIT)技术提供了很好的蓝本。其大致的原理是,在药物与这些位点相结合之后,可以干扰蛋白质的正确折叠,进而使的其形态停留在中间体的状态。细胞会将这些中间体识别为不正确的折叠,并通过自噬—溶酶体这种方式促使其进行降解,达到清除致病蛋白的目的。

在蛋白质的折叠过程中,多肽会使用大量的时间处于非通路状态,借助于分子动力学的模拟计算,可以通过关注中间体构象的变化达到提高采样率的目的,如果能够对这一原理进行利用,就意味着分析效率会得到极大的提升。目前,已经有机构基于北鲲云开发出了对应的分析模型,按照这样的思路,一旦识别到有潜力的折叠中间体,此类结构就会讯速地进入到虚拟筛选名单中,进而成为对应的靶点,并产生有巨大价值的小分子药物。

   该技术要顺利地进行应用,需要有强有力的计算平台进行支撑,在云计算技术日渐成熟的当今,这并不是难题。以北鲲云超算平台为例,它可以将科研机构的本地服务器资源和云上资源进行整合,当本地服务器的算力资源紧张时,北鲲云超算平台可以通过集群调度系统智能化地溢出到云系统上,进行作业时不需要排队,可以有效地提高计算的效率。此外,北鲲云超算平台还针对部分机构开发了专属的管理系统,可以灵活地管理后台的配置、灵活分配资源,使用起来更加便利。

数据显示,在北鲲云超算平台的支撑下,一家高校的生物信息组在进行基因组分析时,一周的时间里完成了2000个物种基因组分析,假若采用传统的算力模式,这样的效率是不敢想象的。业内人士称,蛋白质突变引发的功能异常是多种疾病的诱发原因之一,但很多致病蛋白并不容易被常规小分子药物靶向,这为药物开发带来了诸多挑战。不过,随着北鲲云超算技术的大量应用,一系列瓶颈问题将得到有效解决,这些挑战也将被逐渐攻克。

 

标签:靶向,中间体,折叠,超算为,北鲲云,超算,蛋白质
来源: https://www.cnblogs.com/cloudam-1/p/15196655.html