Mass Calculations of Electrostatic Potentials and Molecular Surface Maps of Proteins and Nucleic Acids in a Distributed Computer Environment: Workflow and Algorithms

Abstract

Аннотация.Важными факторами, определяющими ключевые процессы транскрипции и трансляции в клетке, являются распределения электростатических потенциалов и структуры молекулярных поверхностей нуклеиновых кислот, факторов транскрипции и их комплексов с ДНК. Однако расчеты электростатических потенциалов и построение карт молекулярных поверхностей требуют много времени и больших вычислительных ресурсов. Для решения этих задач нами разработаны технология и комплекс программ для вычислений в распределенной компьютерной среде, содержащей несколько тысяч процессорных ядер. ВВЕДЕНИЕФизико-химические свойства и, в особенности, характеристики поверхностей молекул ДНК, РНК и белков, участвующих в процессах транскрипции генов и трансляции РНК, существенным образом определяют функцию клетки. Взаимодействие ДНК с полимеразами, факторами транскрипции и другими белками, которые играют ключевую роль в транскрипции и ее регуляции -один из самых важных примеров молекулярного узнавания, где происходит селективное связывание белка со специфическим участком молекулы ДНК [1]. Специфика связывания может быть оценена разницей в величине свободных энергий связывания молекул, которая варьируется от 40 до более чем 80 кДж/моль [2]. Наиболее существенными при этом, в особенности в случае * grokhlina@mail.ru