Разработку лекарств с помощью суперкомпьютера обсудят 29 октября в МГУ

В среду, 29 октября, в МГУ в онлайн-формате состоится доклад на тему «Суперкомпьютерный докинг, глобальная оптимизация на многомерной поверхности и разработка лекарств против COVID-19». Мероприятие пройдет в рамках спецсеминара «Спектральная теория дифференциальных операторов». Об этом сообщили в пресс-службе вуза. 

Руководителем семинара выступает ректор МГУ имени М.В.Ломоносова, академик Виктор Садовничий. С докладом выступит доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ Владимир Сулимов.

Пандемия COVID-19 показала, что суперкомпьютерный докинг стал одним из основных инструментов на начальной стадии разработки лекарств — на стадии разработки ингибиторов заданных терапевтических белков-мишеней. Ингибиторы — основа лекарств. Докинг — это метод молекулярного моделирования, с помощью которого находят положение молекулы кандидата в ингибиторы (лиганда) в активном центре белка-мишени и оценивают свободную энергию связывания лиганда с белком. Парадигма докинга предполагает, что лиганд связывается в активном центре белка-мишени вблизи глобального минимума энергии системы белок-лиганд. 

Размерность этой энергетической поверхности определяется числом степеней свободы системы белок-лиганд, и даже для жесткого белка с учетом трансляций и вращений лиганда как жесткого целого и внутренних вращательных степеней свободы лиганда число степеней свободы равно 10 — 20. 

Рассмотрены три созданных в МГУ программы докинга: SOL, FLM и SOL-P. SOL — классическая программа докинга, использующая генетический алгоритм глобальной оптимизации и сетку заранее рассчитанных потенциалов взаимодействия атомов лиганда с белком; SOL адаптирована для виртуального скрининга многих тысяч (до 1 миллиона) молекул. FLM и SOL-P — новое поколение суперкомпьютерных многопроцессорных программ докинга, осуществляющих поиск не только глобального минимума энергии, но и целого спектра низкоэнергетических минимумов; FLM и SOL-P отличаются от большинства существующих программ докинга отсутствием многих упрощений и аппроксимаций, в том числе отсутствием заранее вычисляемых сеток потенциалов взаимодействий атомов лиганда с белком. В работе программ докинга SOL, FLM и SOL-P используется силовое поле MMFF94. Программа обобщенного докинга FLM основана на массированном параллельном выполнении локальных оптимизаций энергии системы белок-лигнад из случайных положений лиганда в активном центре белка-мишени при варьировании положений всех атомов лиганда. 

Программа обобщенного докинга SOL-P основана на методе глобальной оптимизации, опирающемся на разложение многомерных тензоров в тензорные поезда. Квантово-химический постпроцессинг — квантово-химический расчет энтальпии связывания лиганда с белком с помощью квантово-химического метода для лучших по результатам докинга лигандов. 

Квантовый квазидокинг — путь к созданию квантового докинга. Применение виртуального скрининга больших баз данных с помощью докинга и квантово-химического постпроцессинга для открытия новых экспериментально подтвержденных ингибиторов коронавируса SARS-CoV-2, вызвавшего пандемию COVID-19.

Следите за важными новостями в Телеграм-канале Информационного центра Правительства Москвы