Elena Ciobanyan

Calculatorul poate studia membrana eritrocitelor umane? La această întrebare încearcă să răspundă acad. Aram Șahinian

Decrease Font Size Increase Font Size Text Size Print This Page
Share

download

Astăzi cercetarea pe computer a membranelor biologice este la modă. Academicianul (matematician, chimic) Aram Șahinian, împreună cu colegii săi, oameni de știință, lucrează la descoperirea rolului membranei eritrocitelor (globulele roșii din sânge) și comportamentul moleculelor, atomilor.

În ultimii 10-20 ani s-au efectuat multe experimente reale și virtuale asupra membranei biologice, și s-au studiat schimbările dinamice ale componenței moleculare a eritrocitelor umane și interacțiunea părților separate de molecule de proteină. Iar acestea doar cu ajutorul computerului, rețelelor de calculatoare.

Oamenii de știință au efectuat aproximativ 500 nc (nano centimetri) de simulare a dinamicii moleculare a membranei. Pentru studiul membranelor există diverse metode de simulare. Una din ele este dinamica moleculară (DM), cu ajutorul căreia devine mai clară structura sistemelor biologice intra și intermoelculare.

Acest sistem este compus din principale molecule fosfolipide (lipidele sunt grăsimi biologice și sunt principalele componente ale tuturor membranelor celulare). Structura modelului de membrană a fost realizată prin programul pe calculator HyperChem, ce creează un model precis de membrană a eritrocitei umane, imitând membrana biologică reală, care ajută la o mai bună înțelegere a comportamentului acesteia.

INTERVIU

Autor: Domnule Șahinian, ce țări se ocupă de această metodă?1383897_726026857424086_1945017812_n

Șahinian: Aproape toate țările dezvoltate, cum ar fi SUA, Germania, Japonia, precum și fostele țări sovietice, Europa de Est, etc. Experimentul se efectuază prin supercalculatoare. Nouă, oamenilor de știință armeni, ni se acordă timp de lucru, când prin intermediul internetului introducem problemele noastre în acest  supercalculator, ne trimitem pachetele software acolo, după care alți oameni de știință încep să le prelucreze.

Autor: De ce ați ales tocmai eritrocitele ca obiect de studiu?  

Șahinian:Pentru că acestea sunt, în primul rând, utile pentru omenire. Nu putem să studiem orice în același timp. De aceea lucrăm la o particulă, membrana celulei  eritrocitelor.

Autor: La ce lucrați mai precis?

Șahinian: Studiem detalii ale structurii  materialului, ce nu pot fi examinate prin alte metode, sau în cazul în care este posibilă cercetarea, sunt necesare dispozitive mari și scumpe. Studiem și dinamica schimbărilor ale părților de intermembrane, moleculele proteinelor (GpA). Folosirea acestei metode duce, de asemenea, la economie.

Autor: Care este scopul acestei noi metode?

Șahinian: Scopul pricipal al simulării este descoperirea dinamicii, schimbărilor, mișcării, interacțiunii și comportamentul moleculelor, atomilor de proteină în membrană. Deși, este posibilă obținerea unor rezultate medii,  acestea nu pot să arate mișcarea particulelor mici în celule. Dar noua metoda de simulare ne ajută în această chestiune. La sfârșitul experimentului, rezultatele obținute prin această metodă le comparăm cu rezultatele metodei fizice. În caz contrar se va dovedi, că facem muncă virtuală.

Erythrocite membrane

este descris modelul membranei eritorcitelor, care s-a obținut în starea de echilibru termodinamică.

Autor: Ce vor da aceste descoperiri oamenilor?

Șahinian: Rezultatele obținute pot fi folosite în pregătirea medicamentelor, descoperirea, vindecarea și prevenirea diverselor boli (de sânge, cancer, etc).

Autor: Ce ați descoperit până acum?

Șahinian: Am aflat, că colesterolul este responsabil pentru așa numita ambalare densă a membranei. Am mai descoperit, că energia liberă a membranei este de 89.7 ± 35.4 Kcal/mol. Comparând aceste date cu rezultatele obținute pe calculator (43 ± 0.5 Kcal /mol), se poate spune, că după simularea de 12-14 nc am obținut o stare de echilibru termodinamică a modelului de membrană, ceea ce este în concordanță cu datele experimentale. În plus, am obținut un model de echilibru al membranei asimetrice. De asemenea, am descoperit consencințele, efectele colesterolului și fosfolipidelor în cazul separării din proteinele înconjurătoare.

Autor: Ce nu ați putut să descoperiți?

Șahinian: Există multe întrebări fără răspunsuri. De exemplu, încă este discutabil ce influență pot avea lipidele și colesterolul în vecinătatea celulelor asupra proprietăților structurale de proteină, ș.a.m.d.

Elena Ciobanyan

 

 

  •  
  •