Data dodania: 2026-07-23
Naukowcy z naszego wydziału współautorami publikacji w Nature Communications
Międzynarodowy zespół naukowców przeprowadził jedne z największych dotychczas badań wykorzystujących symulacje komputerowe do analizy właściwości różnych sekwencji DNA. Wyniki prac, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma Nature Communications, dostarczają nowych informacji o mechanice DNA oraz tworzą unikatową, ogólnodostępną bazę danych, która będzie wykorzystywana w kolejnych badaniach biologicznych i bioinformatycznych. Wśród współautorów publikacji znalazło się czworo naukowców związanych z Wydziałem Chemicznym Politechniki Gdańskiej.
Badania zostały zrealizowane przez 14 zespołów naukowych zrzeszonych w Ascona B-DNA Consortium (ABC) - międzynarodowym konsorcjum zajmującym się badaniem struktury i właściwości DNA z wykorzystaniem metod obliczeniowych. Najnowszy etap projektu koncentrował się na szczegółowej analizie mechanicznych właściwości różnych sekwencji DNA.
Efekty wcześniejszych prac konsorcjum pozwoliły opracować narzędzia wykorzystywane m.in. do przewidywania pozycjonowania nukleosomów oraz obliczania kosztu deformacji dowolnej sekwencji DNA. Najnowsze wyniki znacząco zwiększają dokładność tych metod i tworzą solidną podstawę do rozwoju kolejnych modeli obliczeniowych oraz narzędzi wykorzystujących sztuczną inteligencję. Projekt wyznacza również nowe standardy analizy i wizualizacji struktury DNA.
Naukowcy z Politechniki Gdańskiej w międzynarodowym zespole
Wśród współautorów publikacji znalazło się czworo naukowców związanych z Politechniką Gdańską:
- dr inż. Miłosz Wieczór – drugi autor publikacji (w czasie prowadzenia badań związany z IRB Barcelona, obecnie pracownik Katedry Chemii Fizycznej Wydziału Chemicznego PG),
- prof. dr hab. inż. Jacek Czub (Katedra Chemii Fizycznej Wydziału Chemicznego PG),
- mgr inż. Michał Jurkowski (Katedra Chemii Fizycznej Wydziału Chemicznego PG, Szkoła Doktorska PG),
- dr Kazi Amirul Hossein (doktorat obroniony na Politechnice Gdańskiej w 2023 r.; w czasie realizacji badań związany z IRB Barcelona, obecnie Schrödinger Inc.).
Symulacje pozwalające zajrzeć do świata atomów
Badania należą do największych tego typu przedsięwzięć na świecie. Łącznie wygenerowano około 0,25 petabajta danych (250 terabajtów), co pozwoliło analizować zachowanie DNA w skali czasowej sięgającej 0,1 sekundy, przy jednoczesnym zachowaniu niezwykle wysokiej rozdzielczości czasowej i przestrzennej.
Symulacje odtwarzają przebieg badanego procesu w skali femtosekund, dzięki czemu możemy obserwować zmiany strukturalne zachodzące na poziomie atomu. Niektóre elementy struktury DNA zmieniają się jednak w skali mikro-, a nawet milisekund. Dopiero miesiące obliczeń pozwalają opisać te relatywnie rzadkie zjawiska z odpowiednią dokładnością statystyczną.
Wszystkie dane zostały przygotowane według jednolitego schematu i udostępnione w otwartej bazie danych, co umożliwia ich ponowne wykorzystanie przez naukowców z całego świata. Ma to szczególne znaczenie dla rozwoju metod opartych na uczeniu maszynowym i sztucznej inteligencji.
Wieloletni wkład Wydziału Chemicznego
Zespół z Politechniki Gdańskiej odpowiadał za realizację części symulacji w ramach konsorcjum oraz analizę i wizualizację dużych zbiorów danych strukturalnych z wykorzystaniem nowoczesnych metod uczenia głębokiego.
Praca nad symulacjami układów zawierających kwasy nukleinowe rozpoczęła się około 13–14 lat temu. Od tego czasu stale uczestniczymy w rozwoju nowych metod i standardów badawczych. Kluczowym elementem tych działań jest długofalowa współpraca z grupą prof. Modesto Orozco z Uniwersytetu w Barcelonie oraz prof. Giulii Palermo z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.
Publikacja w Nature Communications stanowi kolejny przykład udziału naukowców Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej w międzynarodowych projektach badawczych, których wyniki wyznaczają nowe kierunki rozwoju współczesnej biologii obliczeniowej i chemii teoretycznej.