Многие важные внутриклеточные процессы с трудом поддаются изучению. Нередко даже самое аккуратное вмешательство с помощью современных инструментов повреждает клетку и вместо того, чтобы раскрыть биологам свои секреты, она погибает. В таких ситуациях ученым может помочь компьютерная симуляция. Исследователи из Стэнфордского университета разработали модель, которая предсказывает способ упаковки ДНК в зависимости от изменений внутри клетки.

Обычно часть ДНК в клетке плотно упакована вокруг белков-гистонов. Такая ДНК называется гетерохроматином и относящиеся к ней гены неактивны. В отличие от них, свободные участки, или эухроматин, представлены активными генами.

Изучая компьютерную модель, на которой можно различить гетерохроматиновые и эухроматиновые области, ученые могут сказать, какие гены в настоящий момент работают, а какие нет.  

Симуляция позволяет понять, как те или иные факторы влияют на упаковку генетического материала. Например, когда исследователи повысили в модели содержание белка HP1, который блокирует транскрипцию генов, ДНК собралась в плотные комки. Сравнив результаты моделирования с данными реальных экспериментов, ученые убедились, что  предсказания компьютерной симуляции верны.

Создание простой и точной модели поведения ДНК — большой шаг вперед в изучении процессов внутри клеток. Моделирование позволит ученым проводить аналоги экспериментов, которые слишком дороги, трудоемки или вовсе невозможны в лаборатории. Разумеется, симуляция не может полностью заменить реальный опыт, однако она по крайней мере позволит определить наиболее перспективные из них.

В компании DeepMind разработали алгоритм, который предсказывает структуру белков на основе их химического состава. ИИ справляется с этой сложной задачей лучше, чем профессиональные исследователи. Разработчики уверены, что уже в ближайшее десятилетие подобные алгоритмы обеспечат быстрый прогресс в медицине и химии.