Ученые из МФТИ под руководством Ивана Гущина разработали метод моделирования ответов клеточных мембран на молекулы лекарств и токсинов, который позволяет заранее, без всяких экспериментов просчитывать влияние препаратов на клетки. Исследование опубликовано в Journal of Chemical Theory and Information.
Особенность метода в том, что он обеспечивает полное численное описание изменений в молекуле, позволяет отслеживать положение сразу всех атомов, при этом каждому варианту структуры присваивается значение, которое можно использовать для статистического анализа. Авторы исследования использовали для обработки исходящих данных метод главных компонент — способ обработки, который выделяет из данных наиболее существенные. Это в 10 раз сократило объем данных, а точность снизилась лишь на 10%.
Метод был проверен на липидной молекуле DOPC, хорошо изученной экспериментально. Для моделирования было выбрано восемь разных силовых полей — наборов параметров для описания взаимодействия всех атомов. К полученным данным авторы применяли метод главных компонент. Оказалось, что для описания движения молекулы из 54 атомов достаточно всего 14 компонент, то есть совместных движений какой-то группы атомов в молекуле.
Именно из липидов строится клеточная мембрана, а молекулы, чтобы подействовать на клетку, должны преодолеть ее. Поэтому изучение поведения липидов с точностью до отдельных атомов поможет предсказывать влияние лекарств и токсинов на клетки и организм в целом, и, следовательно, значительно ускорить поиск новых лекарственных веществ и испытания препаратов. Помимо этого, моделирование может помочь в исследовании механизмов старения, механизм которого, по некоторым предположениям, связан с изменением структуры мембран клеток.
