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

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过去的很长时间里,针对检测样品中含量分析,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

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。基于这样的发现,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,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产生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,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

 

 

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