2019年4月1
红细胞也称为RBC，被认为是令人惊异的颗粒。欧洲杯猜球平台这些细胞从人类的肺部收集氧气，并在整个身体中携带它以维持它们。
使用超级计算机，科学家们正刚开始设计自组装以结合和类似血红蛋白等生命分子的蛋白质。（图片信用：Taylor等。）
红细胞含有通过以全部或无规方式改变其形状来运输氧的血红蛋白分子。在血红蛋白内，相同蛋白质的四个拷贝与花瓣相似，结构彼此反应。
现在，在超级计算机的帮助下，研究人员才刚刚开始设计蛋白质，这些蛋白质有可能自我组装，整合起来，看起来像生命分子，比如血红蛋白。据研究人员称，他们的技术可能被用于有价值的技术，如建筑材料、药物定位、“智能”传感、人工能源收集等等。欧洲杯足球竞彩
这项工作是由一组科学家完成的，他们给蛋白质增压，也就是说，他们改变氨基酸(蛋白质的亚单位)，人为地赋予蛋白质较高的负电荷或正电荷。科学团队欧洲杯线上买球使用从水母中提取的蛋白质，通过简单的增压成功地组装了由一对堆叠的八聚体组成的复杂的16个蛋白质结构。该研究结果已在该杂志上发表化学性质2019年1月。
为了验证和通知这些实验结果，团队随后使用超级计算机模拟。San Diego超级计算机中心（SDSC）和Stampede2的超级计算机分配德州高级计算中心(TACC)是通过美国国家科学基金会(NSF)支持的极限科学与工程发现环境(xsede)授予科学家的。欧洲杯线上买球
我们发现，通过提取那些通常不会相互作用的蛋白质，我们可以制造出带有高度正电荷或高度负电荷的副本。结合高度正电荷和负电荷的拷贝，我们可以使蛋白质组装成非常特定的结构组装。
安娜·西蒙，研究合著者和博士后研究员，德克萨斯大学奥斯汀分校艾灵顿实验室。
研究人员称其新的战略“增压蛋白组件”，其中它们整合了制造的增压变体，以驱动蛋白质之间的定义相互作用。
我们利用了自然界一个众所周知的基本原理:异性电荷相互吸引”。安娜·西蒙的小组发现，当他们混合这些绿色荧光蛋白的带电变体时，它们得到了高度有序的结构。那真是个惊喜。
Jens Glaser，研究合著者和助理研究科学家，密歇根大学化学工程系。
Glaser与Glotzer集团合作。
堆叠的八聚体结构类似于一个编织环，由16个蛋白质组成——两个由8个蛋白质组成的相互缠绕的环，在高度特定的、离散的斑块中相互作用。
“设计合成蛋白质如此困难的原因是，制造这些相互作用的斑块，并使它们排列正确，以便让蛋白质组装成更大、规则的结构是非常困难的,”西蒙解释说。研究人员通过添加几个负电荷和正电荷来制造绿色荧光蛋白变体，或称GFP，解决了这个问题。GFP是一种从Aequorea victoria水母中提取的经过充分研究的“实验室小鼠”蛋白。
在这方面，这种被科学家称为天蓝色荧光蛋白(Ceru) +32的带正电荷的蛋白质更有可能与带负电荷的GFP -17相互作用。
通过给这些蛋白质所有这些机会，这些不同的地方它们可能相互作用，它们能够选择正确的。有一些特定的模式和相互作用是存在的，是可用的，并且在能量上是有利的，我们之前没有预测到这些模式和相互作用会让它们组合成这些特定的形状．
安娜·西蒙，研究合著者和博士后研究员，德克萨斯大学奥斯汀分校艾灵顿实验室。
为了获得制备的带电荧光蛋白，Simon和合作作者Barrett Morrow, Jimmy Gollihar和Arti Pothukuchy对他们的基因进行了编码，其中还包括一种化学标签，用于纯化被称为质粒的便携式DNA片段e . cO.李，然后收获被标记的蛋白质生长大肠杆菌．在将这些蛋白质结合在一起之后，科学家们最初认为，这些蛋白质可能只是相互作用，形成了巨大的、结构不规则的团块。
“然后，我们继续看到这个奇怪的，有趣的峰在12纳米左右，这比一大块蛋白质小得多，但明显比单个蛋白质大得多n,”西蒙说。
利用德克萨斯大学奥斯汀分校德克萨斯材料研究所的Zetasizer仪器，研究人员确定了欧洲杯足球竞彩形成的颗粒的大小，并最终确认了绿色荧光蛋白和天蓝色蛋白都存在于颗粒中。欧洲杯猜球平台
Förster共振能量转移(Resonance Energy Transfer)，简称FRET，能够测量不同颜色荧光蛋白之间的能量转移，对不同能量的光产生荧光，观察它们是否靠近在一起。德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学助理教授大卫·泰勒(David Taylor)的团队使用的负染色电子显微镜检测到了粒子的特殊结构。欧洲杯猜球平台欧洲杯线上买球这项技术揭示了含有堆叠八聚体的12纳米粒子由16个蛋白质组成。
“我们发现它们是这些形状美丽的花状结构，“Simon说。
在低温电子显微镜的帮助下，德克萨斯大学奥斯汀分校泰勒团队的合著者周毅进一步提高了分辨率，在原子水平上揭示了堆叠的八聚体的细节。
Jens Glaser表示，通过计算建模精制测量，表明蛋白质被组织成具有吸引力，花状结构的生动画面。
我们必须提出一个足够复杂的模型来描述带电荷的绿色荧光蛋白的物理特性，并呈现所有相关的原子细节，同时又足够高效，让我们能够在现实的时间尺度上模拟它。对于一个完全的原子模型，我们将花费一年多的时间从计算机中得到一个模拟，不管计算机有多快．
Jens Glaser，研究合著者和助理研究科学家，密歇根大学化学工程系。
为了简化模型，研究人员在不影响蛋白质相互作用的关键方面的情况下降低了分辨率。
“这就是为什么我们使用的模型中，蛋白质的形状完全由分子表面表示，就像从蛋白质的晶体结构测量的模型一样”格拉泽补充道。
真正帮助我们扭转这一局面并改进我们能够从模拟中得到的是低温电磁数据。这真的帮助我们找到了最优的配置放入这些模拟中，然后帮助我们验证了我们正在做的稳定性论证，希望能继续预测我们可以破坏或修改这个结构的方式。
Vyas Ramasubramani，密歇根大学化学工程系研究生。
研究人员需要足够的计算能力来进行他们喜欢的计算。
我们使用XSEDE基本上服用这些巨大的系统，在那里您有许多不同的碎片互相交互，并一次计算所有这一切，以便当您开始通过某些时期移动系统时，您可以获得一个想法它将如何发展在某种程度上是真正的时间尺度。如果您试图做我们在笔记本电脑上做的同样的模拟，那么如果不是几年来真正接近理解某种结构是否会稳定。对我们来说，无法使用XSEDE，您可以在那里使用基本上48个核心，48个计算单位一次性来使这些计算高度平行，我们将在做这么慢．
Vyas Ramasubramani，密歇根大学化学工程系研究生。
在TACC, stamped2超级计算机包含4200个英特尔Knights Landing和1736个英特尔Skylake X计算节点。在每个Skylake节点中，都有48个核心——计算机处理器的基本单元。
“StampEde2超级计算机的天窗节点是有助于实现在相对的蛋白质之间起作用的静电相互作用所需的性能，“噱头。“Stampede2超级计算机的可用性正好适合我们执行这些模拟．”
科学家们最初在SDSC的彗星系统上测试了他们的模拟。
“当我们第一次弄清楚使用哪种模型以及这个简化的模型是否能给出合理的结果时，Comet是尝试这些模拟的好地方，“ramasubramani说。“彗星是我们正在做的事情的伟大测试．”
从更大的科学角度来看，该团队认为，这类研究为为什么大量天然蛋白质会齐聚或结合在一起，创造出更迷人和复杂的结构提供了更深入的见解。
“我们表明，不需要成为这些结构的非常具体，预先介绍的计划和相互作用，“Simon说。“这是重要的，因为它意味着可能，并且很可能我们可以采用我们想要使寡头化的其他分子组织，并产生带正电荷和带负电的变体，并将它们组合起来，并对它们具有特定的有序结构．”
骨骼、贝壳和羽毛是天然生物材料的例子，它们既坚固又轻便。欧洲杯足球竞彩
我们认为，利用超强蛋白质组装技术，可以更容易地开发出具有令人兴奋的合成特性的材料，而不必花费太多时间，也不必事先知道它们是如何合成的。欧洲杯足球竞彩我们认为，这将加速人工合成材料的能力，以及发现和探索这些纳米结构蛋白质材料的能力欧洲杯足球竞彩．
安娜·西蒙，研究合著者和博士后研究员，德克萨斯大学奥斯汀分校艾灵顿实验室。
题为“增压使得合成生物分子组合”的研究，“在”期刊“中出版化学性质2019年1月。这项研究的共同作者是德克萨斯大学奥斯汀分校的Anna J. Simon, Yi Zhou, Arti Pothukuchy, Jimmy Gollihar, Jillian C. Gerberich, Janelle C. Leggere, Barrett R. Morrow, Cheulhee Jung, David W. Taylor和Andrew D. Ellington;以及密歇根大学的Vyas Ramasubramani、Jens Glaser和Sharon C. Glotzer。
该研究由美国陆军研究实验室，美国陆军研究办公室，WELCH基金会，德克萨斯州癌症预防和研究所和AJS举行的Arnold O. Beckman博士后团契提供资金。密歇根大学的化学工程安东尼C. Lembke董事会莎朗格洛特策;Andy Ellington，UT Austin系统和合成生物中心的副主任是赠款首席调查人员。国家科学基金会资助了XSE欧洲杯线上买球DE资源。