A levágási sugár beállítása

Az elektrosztatikus erôk helyes kezelése a molekuladinamikában (MD) igen nagy problémát jelentett. Vízben oldott nagy fehérjék vagy a DNS tanulmányozása akár 10 000 atom vizsgálatát is megkövetelheti, így a minden egyes atompár közti kölcsönhatás tényleges kiszámítása lehetetlen lenne. Ezért a kutatók – közelítésként – ún. levágási sugarat használnak (10 angström körül); ezen túl az elektrosztatikus erôk (a távolság növekedése miatt) elhanyagolhatóan kicsik.

Ez a közelítés néhány esetben megfelelô, máskor nem. Pedersen és Darden akkor futottak bele az olvadási problémába, amikor DNS-t és egy nagy, a rák keletkezésében résztvevô fehérjét (H-ras p21) vizsgáltak. Mindkét molekula erôsen töltött, ami azt jelezte, hogy a probléma elektrosztatikai jellegû lehet. "Tom és én olyan szimulációkat csináltunk, amelyeket öt éve még mindenki elfogadott volna, de mi jobbakat akartunk. Mi valóban a Választ akartuk, de láttuk, hogy valami alapvetôen rossz" – mondja Pedersen. Több kutató beleütközött ugyanebbe a problémába, és sokan közülük már arra gyanakodtak, hogy ez az MD elkerülhetetlen hibája.

Pedersen és Darden akkor kezdték megsejteni a megoldást, amikor egyik diákjuk, Darrin York, egy nyarat a Pittsburgh Supercomputing Centerben dolgozott. York és a PSC biomedikusa, David Deerfield olyan szimulációkat csináltak, amelyekben magnézium- és nátriumionok is szerepeltek. Ezek ún. ellenionok, amelyek pozitív töltése semlegesíti a DNS negatív töltését. Mikor Pedersen meglátogatta õket, Darrin egyre csak azt hajtogatta:"Ezt nézzétek!"

Az ionok elváltak egymástól, és köztük pont akkora volt a távolság, mint a levágási sugár. Mivel ezek az ellenionok nem voltak egy atomhoz sem kötve, így jobban mozoghattak a molekulát körülvevô vízben. "Hatottak rájuk a hosszú távú elektrosztatikus erôk, és mivel volt egy levágási sugár, soha nem juthattak egyensúlyba. A levágási sugár közelébe érve taszították egymást, de mihelyst ezen kívül kerültek, nem éreztek semmit. Ennek az volt a végeredménye, hogy szépen összegyûltek a levágási sugárnál" – magyarázza Darden. Ez már elég nyomós bizonyíték volt a levágási sugár "bûnössége" mellett, és Darden tudta, merre kell próbálkoznia.

[Vissza]