DNA 拥有编码人体结构和活动的基因，更是所有生物的蓝图。人体内的 DNA 分子为长而弦状，以非常精确和有组织的方式被压缩和缠绕在一个微小的分子轴线网络中，使得它能环绕地球 250 万次。当 DNA 更加紧密时，基因就会被关闭，当 DNA 扩张时，基因就会被打开。然而，基因非常小加上活动速度很快，以至于人们拍摄任何照片或视频几乎是不可能的。科学家透过原子模型想要厘清所有的基因动态，但仍需大量电脑计算能力，才能达成。
近日，洛杉矶阿拉莫斯国家实验室的结构生物学家 Karissa Sanbonmatsu 博士表示，他们与日本 RIKEN 计算科学中心、新墨西哥州联盟和纽约大学组成的研究团队合作，收集了大量不同类型的实验数据，创造世界上第一个完整基因的计算机模拟器，能模拟十亿个原子以上，将帮助人们进一步理解基因的运作模式，该研究刊登于《Journal of Computational Chemistry》。
为了模拟基因之间的动态，不仅需要模拟该单个原子，还需要模拟每对原子之间的电子和化学相互作用，因此需要一个庞大的计算量。阿拉莫斯国家实验室的 Trinity 超级计算机能达成此目标，它是一个单奈秒（nanosecond）的基因模拟器，一奈秒即是十亿分之一秒，能模拟超过十亿个原子。
未来，人们能可望透过该模拟器建立全基因组运作模组，准确分析基因活化和关闭的机制和表观遗传的调控，以及它如何影响疾病的发生与进展。
延伸阅读：八种遗传字母 DNA 诞生 生命遗传系统将改写？参考资料：
1. Journal of Computational Chemistry (2019). DOI: 10.1002/jcc.25840
2. https://www.upi.com/Science_News/2019/04/23/Scientists-model-DNA-gene-with-first-billion-atom-biomolecular-simulation/9771556022173/
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