一個生雞蛋的實驗,原來為了更好詮釋E-HPC的平行計算環境

寶惜發表於2017-09-14

對記者的問題,阿里雲高效能運算技術專家何萬青回答如下:
Gromacs計算演示的,是使用來自歐盟,瑞典多家科研機構開發的開源分子動力學軟體http://www.gromacs.org/ 內使用Gromacs的學者公開的一個算例,就是用鏈親和素和生物素相結合的研究拿到的一個公開的演示;在https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%BE%E4%BA%B2%E5%92%8C%E7%B4%A0上,有以下介紹:
【鏈親和素(英語:Streptavidin,亦稱為鏈黴親和素)是從細菌阿維丁鏈黴菌中純化出的一種60kDa的蛋白質。鏈親和素同源四聚體對生物素(即維生素B7)具有極高的親和力。生物素與鏈親和素的結合是已知自然界中最強的非共價相互作用之一。】

我們演示這個計算,是為了表示通過E-HPC,學者和科研工作者,是如何在任何一個地點登入阿里雲E-HPC,建立叢集並進行科研的快捷,彈性,以及雲產品互通後,用視覺化方法開展研究的便捷性。為了能讓普通大眾理解這個難懂的“鏈親和素和生物素相結合”的例子,我們諮詢了北京師範大學竇非教授,他是生物學專家也是科普,中國青少年科技創新大賽的常年評委,他給了一個易於理解的解釋:

看過demo後,他表示,這個鏈親和素和生物素結合的研究,和食用生雞蛋後產生的現象極為相似,可以做同樣科學解釋,並加以科普化描述:

“以下是對Streptavidin-Biotin的科普性說明:【為什麼不宜食用生雞蛋】
生雞蛋清中含有一種叫抗生物素的物質-這種物質稱為親和素,是一種蛋白質,這種物質防礙人體對雞蛋黃等食物中所含的生物素(Biotin)的吸收 – 因為兩者會極快結合形成非常穩定的複合物。生物素與親和素間的作用是目前已知強度最高的非共價作用,比抗原與抗體間的親和力至少高1萬倍。生物素在脂肪合成、糖質新生等生化反應途徑中扮演重要角色。生物素缺乏會導致毛髮脫落、體重減輕、皮炎等。雞蛋煮熟後既可將雞蛋內外的細菌殺滅,又能破壞親和素,所以雞蛋不宜生吃,生吃雞蛋危害身體健康。
鏈黴親和素(streptavidin,SA)是由鏈黴菌streptomyces avidinii分泌的一種蛋白質,和雞蛋裡的親和素高度相似。這個分子動力學計算,就模擬了鏈黴親和素與生物素結合形成的晶體結構,也就是蛋白質和生物素的作用過程 – 解釋了親和素與生物素的超強結合力。
另一方面,在分子生物學實驗中,利用Streptavidin親和素和Biotin生物素兩者極易結合的特性,製藥廠會生產Biotin生物素試劑,作為易於檢測的小分子標籤,來標定實驗中的大分子親和素蛋白質。大家可以在網上搜尋,購買到這類“生物素標定試劑”。”

至於說運算速度比較,因為我們不是為了展示絕對速度,並沒有測試 – 不過我們測試了1核4執行緒和8核32執行緒的速度對比,以展示E-HPC的平行計算環境。


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