MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS

Il termine inglese Molecular Dynamic (MD) indica quell’insieme di tecniche computazionali di simulazione che, mediante l´integrazione delle equazioni del moto, permette di studiare la dinamica di evoluzione di un sistema fisico a livello atomico.

Era il 1997 quando sulla prestigiosa rivista Nature apparve il primo lavoro di Dinamica Molecolare condotto su una proteina di interesse biologico, la Bovine Pancreatic Trypsin Inhibitor (BPTI). Troppi erano però i limiti e le approssimazioni dovuti essenzialmente alla insufficiente potenza elaborativa dei calcolatori di quel tempo: la poco accurata struttura cristallografica della proteina in questione, la simulazione condotta nel vuoto, i potenziali intramolecolari particolarmente semplificati e la possibilità di simulare solo per tempi brevi (intorno ai 9 ps), portarono inevitabilmente a risultati con poca significatività. Era però nata una nuova entusiasmante era in cui la visione delle bio-molecole come strutture apparentemente rigide, lasciava il posto a modelli dinamici i cui moti interni ed i cambiamenti conformazionali risultanti, giocano un fondamentale ruolo nella comprensione della loro funzione. L'avvento delle macchine ad architettura parallela ed i potenti software operativi disponibili hanno oggi radicalmente mutato il quadro entro cui operano i ricercatori in questo settore, aprendo numerose e sofisticate possibilità di indagine molecolare diretta. Le simulazioni di Dinamica Molecolare sono oggi diventate uno standard nello studio delle bio-molecole, aiutando i ricercatori a capire complessi processi biochimici come ad esempio la trasformazione di una proteina prionica innoqua nell'agente che causa la malattia. Come tutte le discipline computazionali, la DM ottiene continui benefici dal miglioramento hardware dei calcolatori. Simulazioni molto complesse per i computer di ieri sono oggi possibbili utilizzando comuni postazioni informatiche da ufficio.

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MD SOFTWARES [GROMACS & NAMD]

Due sono oggi i softwares che si contendono questo complesso settore della Bioinformatica:

GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulations)

NAMD (Scalable Molecular Dynamics)

Entrambi progettati per high-performance simulations anche di grossi sistemi biomolecolari ed entrambi capaci di utilizzare il calcolo parallelo lavorando perfettamente su centinaia di processori (cluster).