Оригинал статьи     Автор перевода  -  Alexone

 

Help Conquer Cancer (Помоги победить рак).

Обновление за Июнь 2012

Со времени нашего последнего обновления, мы запустили GPU версию HCC, и начали обработку двух новых  важных типов кристаллизации белков.

 

HCC на GPU

Публикации

Как сообщалось на форуме в марте, научный доклад представленный нами на конференции HPCS 2011 описывает разработку, тестирование и эффективность нашей версии GPU приложения HCC, наконец опубликован:

 

 Kotseruba, Y., Cumbaa, C.A. and Jurisica, I. (2012) High-throughput protein crystallization on the World Community Grid and the GPU. Journal of Physics: Conference Series 341 012027 doi:10.1088/1742-6596/341/1/012027

 

Запуск бета-версии GPU-приложения HCC

Бета-тестирование GPU приложения началось 13 марта 2012 года. Мы в восторге от энтузиазма, проявленного участниками World Community Grid в ответ на начало GPU вычислений.Мы знаем, что вы готовы пересчитывать гораздо больше заданий, и поэтому работаем над следующим этапом, и стараемся воплотить его как можно скорее.

Вычисления на GPU представляют собой совершенно иную платформу, не похожую ни на одну CPU платформу, поддерживаемую HCC или другим проектом World Community Grid. Методы для проведения эффективных расчетов существенно отличаются. Следовательно, программный код, реализующий вычисления HCC на GPU значительно отличается от нашего CPU кода, и должен быть написан с учетом запуска на широком спектре видеокарт, поддерживаемых в рамках проекта. В настоящее время мы изучаем результаты последнего бета-тестирования, и в частности заняты настройкой и совершенствованием наших GPU алгоритмов для повышения стабильности и достоверности вычислений.

Мы ожидаем, значительного увеличения скорости обработки Help Conquer Cancer(Помоги победить рак) после окончания бета-тестирования  GPU приложения и ввода его в эксплуатацию. В ходе подготовки к увеличению скорости обработки проекта, мы обновили наши устройства хранения данных, и заняты подготовкой новых заданий. Мы с нетерпением ждем успешного завершения бета-тестирования GPU приложения.

 

Новые эксперименты обрабатываемые НСС

Основная часть данных, обрабатываемых в Help Conquer Cancer(Помоги победить рак) приходит от высокопроизводительного скрининг  аппарата шаровидных белков1 находящегося в скрининговой лаборатории института Hauptman-Woodward. В декабре 2011 года мы расширили рамки HCC2 и теперь проект охватывает две новые категории, в которые соответственно входят: экземпляры оптимизированной кристаллизации и экземпляры кристаллизации мембранных белков.

 

От скрининга кристаллизации до оптимизаций процесса

Скрининг3 кристаллизации проверяет исследуемый белок на реакцию против широкого спектра химических условий в смеси (растворы солей, буферные растворы и осаждающие реактивы), которые вынуждают кристаллизирующийся белок приспосабливаться к смеси. Кристаллы, обнаруженные в этих скринах4, не всегда на прямую используются в рентгеновской кристаллографии. В целом смесь для кристаллизации наносит повреждения белку, так как не является оптимальной для него. Вследствие чего кристалл может получиться либо слишком маленьким, либо хрупким или вообще недостаточно преломлять рентгеновские лучи. Небольшие изменения в белке или в концентрации смеси, или незначительное изменение рН раствора может способствовать образованию кристалла более высокого качества. Однажды одним нашим  кристаллографом были обнаружены оптимальные условия кристаллизации определенного белка (возможно, помогли результаты HCC), с этого момента началась фаза оптимизации процесса кристаллизации.

Наши сотрудники в институте Hauptman-Woodward разработали метод для оптимизации кристаллов при высокопроизводительном скрининге. Метод использует те же химические компоненты и ту же аппаратуру для производства смеси и скрининга, что использовались до этого. Изменяя соотношение белков и химических элементов, добавляемых в каждом эксперименте, кристаллографы HWI5 могут определить оптимальное соотношение концентрации химической смеси и белков для последующих экспериментов. А повторение этой серии экспериментов при различных температурах  дает нам оптимизацию кристаллизации по двум параметрам.

На рисунке 1 показаны первые результаты процесса оптимизации.

 

Скрининг мембранных белков

Существуют три основных класса белков: шаровые, мембранные и волокнистые. Шаровидные белки растворимы в воде, находятся полностью внутри или вне клетки, и наиболее легко изучаемы с помощью рентгеновской кристаллографии и другими методами  определения структуры белка. Мембранные же белки не полностью растворяются в воде, и содержат жировые участки, которые позволяют им удерживаться  в клеточной оболочке и в других клеточных мембранах. Мембранные белки необходимы  для нормального функционирования клетки и поэтому очень важны для биологии и медицины. Но их нерастворимость значительно усложняет их изучение и тем более кристаллизацию. За последние десятилетие кристаллографы добились определенного прогресса в кристаллизации мембранных белков путем добавления в химические смеси детергентов6. В частности, в кристаллографы из института Hauptman-Woodward создали 1536 различных коктейлей для мембранных белков и продемонстрировали способность с их помощью производить высококачественные кристаллы для рентгеновской кристаллографии на высокопроизводительном скрининг аппарате.

На рисунке 2 показаны некоторые кристаллы мембранных белков, произведенных в рамках данного исследования.

1.      О шаровидные белках будет рассказано в пункте «Скрининг мембранных белков».

2.      HCC Отсюда и далее сокращение названия проекта Help Conquer Cancer(Помоги победить рак)

3.      Скрининг – тут и далее употребляется в смысле – Изготовления рентгеновского снимка пробирки с исследуемым белком находящемся в специальной смеси  его классификация и выявление характеристик.

4.      Скрин – тут и далее употребляется в смысле – Рентгеновский снимок сделанный специальным аппаратом.

5.      HWI - Hauptman-Woodward Institute - институт Hauptman-Woodward

6.      Детергенты - моющие вещества, предположительно (ИМХО) добавляемые в моющие средства для посуды и порошок для растворения органических жиров

   
 

Назад на главную страницу BOINC.RU