Научная работа

Молекулярная динамика

Исследование динамики капсид растительных и животных вирусов

Механическая индентация вирусной капсиды CCMV

Моделирование белок-белковых взаимодействий

Динамика поведения растительных и животных вирусных капсул

Растяжение in silico мономера и олигомера фибриногена

Тестирование производительности пакета SOP-GPU

Реализация модели самоорганизующегося полимера SOP на графическом процессоре

Генерация псевдослучайных чисел на графических процессорах 

Пакет SOP-GPU

Использование графических процессоров для моделирования экспериментов атомной силовой микроскопии

In vitro – in silico
Современные технологии, предназначенные для изучения одиночных молекул, такие как атомно-силовая микроскопия (АСМ) и оптические пинцеты, широко используются для экспериментального изучения механических свойств одиночных белков, белковых волокон и белковых образований. Экспериментальная установка представляет собой площадку с адсорбированным субстратом и очень чувствительным кронштейном. Кронштейн или кантилевер заканчивается иглой-зондом, диаметр конца которой имеет размер порядка 10 нм. В процессе эксперимента кронштейн совершает периодические движения вверх и вниз, соприкасаясь с поверхностью и удаляясь от нее. При удачном эксперименте, единичная молекула субстрата адсорбируется на зонде, приподнимается с поверхности и денатурирует в процессе движения зонда вверх. Освещаемый лазером кронштейн при этом сгибается и отражаемый лазерный луч смещается. По этому смещению можно определить отклонение кронштейна и, зная его коэффициент упругости, силу, действующую насубстрат.
Таким образом можно получить зависимость силы от растяжения белка и характеризовать его механические свойства.
Результатами экспериментов атомной силовой микроскопии являются зависимости силы от растяжения, при этом информацию о процессах, происходящих внутри самого белка получить не удается. К тому же, анализ экспериментальных данных усложняется тем, что необходимо отобрать удачные замеры от неудачных, учесть погрешность экспериментальной установки, изменение внешних условий и т.п..
Избежать возможных ошибок в настолько чувствительном эксперименте действительно сложно, и анализ результатов зачастую строится на знаниях о кристаллической структуре исследуемого белка без учета возможных динамических изменений в нем. Для того, чтобы дополнить данные натурного эксперимента (in vitro), ученые все чаще прибегают к эксперименту численному (in silico), поскольку использованием молекулярного моделирования можно получить детальную информацию о поведении системы, вплоть до перемещения единичных атомов.

Применение параллельных технологий к моделированию задач сейсмики и сейсмостойкости

Определение структуры породы, залегающей на глубине нескольких километров, с использованием методов сейсмической разведки представляет огромный интерес для нефтедобывающей отрасли. Не менее важна и проблема оценки сейсмостойкости строений, которая напрямую связана с безопасностью людей. Численное моделирование волновых процессов в гетерогенных средах может внести существенный вклад в решение данных задач. Авторами разработан численный метод, позволяющий проводить моделирование, как вдвумерной, так и в трехмерной постановке. Использование технологий параллельного вычисления позволяет проводить расчеты реальных геологических сред и детальных моделей зданий.

(далее…)