«Очень интересно работать с исследователями по всему миру, помогая им применять программное обеспечение и алгоритмы, которые мы разработали, чтобы увидеть внутреннюю работу молекулярных машин», — сказал Томас Тервиллигер, старший научный сотрудник Лос-Аламоса и научный сотрудник лаборатории.В этом случае исследователи из Государственного университета Монтаны представили первый план «молекулярного механизма» бактерий, показывающий, как бактериальная иммунная система борется с вирусами, которые их заражают. Отслеживая, как работают системы защиты от бактерий, ученые потенциально могут бороться с инфекционными заболеваниями и генетическими нарушениями. Ключ — повторяющийся фрагмент ДНК в бактериальном геноме, называемый CRISPR, для кластерных коротких палиндромных повторов с регулярными интервалами.
Бактериальный геном использует CRISPR для захвата и «запоминания» идентичности атакующего вируса, и теперь ученые создали программируемые молекулярные ножницы, называемые нуклеазами, которые используются для точного изменения последовательности ДНК практически любого интересующего типа клеток.Связь с Лос-Аламосской национальной лабораторией — это разработка потрясающе умного программного обеспечения под названием SOLVE / RESOLVE и PHENIX для анализа структуры белка с помощью нуклеазы. Это, в связи с просветительской деятельностью научного сообщества, когда Лос-Аламос работал напрямую со структурными биологами по всему миру над их проблемами, помогло всему этому объединиться.
Определение структуры нуклеазы является ключом к пониманию ее функции.Лос-Аламос создает передовые алгоритмы для определения структур белков и других макромолекул, а также программное обеспечение, которое упрощает использование этих алгоритмов для тысяч структурных биологов по всему миру. Лаборатория сотрудничает с Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, университетами Дьюка и Кембриджа для создания Phenix, удобной и всеобъемлющей программной системы, которая проводит пользователей через все сложные этапы, необходимые для определения трехмерной структуры их макромолекул.
«Одна из лучших сторон работы над программным обеспечением Phenix заключается в том, что существует сплоченная команда из 15 исследователей, которые работают в тесном сотрудничестве, пересылаются друг другу по электронной почте много раз каждый день, чтобы программа работала как можно более плавно и эффективно», — сказал Тервиллигер.«Около 13 000 научных работ использовали наши программы SOLVE / RESOLVE и Phenix», — сказал Тервиллигер, а исследователи из Лос-Аламоса широко преподают кристаллографические методы и советы по программному обеспечению на множестве семинаров по всему миру. Лицензии на программное обеспечение через программы передачи технологий принесли примерно 3 миллиона долларов дохода от лицензирования.
Благодаря новому исследованию, проведенному в штате Монтана, «в будущем могут появиться невообразимые методы лечения», — сказал Блейк Виденхефт, старший автор статьи и доцент кафедры микробиологии и иммунологии МГУ. «Мы знаем генетическую основу многих болезней растений, животных и человека, и эти нуклеазы, связанные с CRISRP, теперь используются в исследовательских учреждениях для хирургического удаления или восстановления дефектных генов».