Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Nabootsen eiwitten kan driemaal sneller

6 juni 2002
Het simuleren van de beweging van eiwitten kan driemaal sneller dan tot nu toe werd gedacht. Dat blijkt uit Gronings onderzoek gefinancierd door NWO. De onderzoekers bereikten de snelheidswinst door het weglaten van berekeningen rond waterstofatomen. Inmiddels passen onderzoeksgroepen wereldwijd hun simulatieprogramma's aan.

Tot nu toe berekenden onderzoekers na 2 femtoseconden alle posities van de atomen in een eiwitmolecuul. Een femtoseconde is een miljoenste van een miljardste seconde. Het Groningse onderzoek laat zien dat stapjes van 7 femtoseconden ook goed genoeg zijn. Daardoor boekt de simulatie een snelheidswinst van een factor drie. Een aantal onderzoeksgroepen gebruikt inmiddels de resultaten van de Groningse studie.

Stappen van 7 femtoseconden verwaarlozen de krachten die optreden tussen waterstofatomen. De onderzoekers bewijzen dat die krachten voor de simulatie niet relevant zijn. Sterker nog, zoals die krachten tot nu toe werden beschreven, kunnen ze maar beter weggelaten worden.

Promovendus Anton Feenstra: "De krachten rond waterstofatomen zijn zo klein dat ze eigenlijk niet volgens de standaard biljartballenbeschrijving kunnen worden berekend. Dat deden we tot nu toe wel. Als je waterstof er echt in wil, en ik heb dus laten zien dat dat niet hoeft, moet je eigenlijk met quantummechanica gaan beschrijven."

De onderzoekers verwachten dat de tussenstappen niet groter dan 7 femtoseconden zullen worden. Nog grotere tijdstappen leveren onrealistische toestanden. Deeltjes komen bijvoorbeeld zo dicht bij elkaar dat het niet meer natuurlijk is. Vervolgens schieten de deeltjes een tijdstap later weer verder uiteen dan eigenlijk mogelijk.

Biologisch interessante processen zoals het vouwen van eiwitten, spelen zich af gedurende milliseconden. De snelste Pentium moet daarvoor 200 jaar dag en nacht rekenen. Supercomputers doen het ongeveer 100 keer zo snel. De onderzoekers verwachten dat supercomputers over tien jaar zo snel zijn, dat simulaties in een week kunnen.

Meer informatie bij

* ir. Anton Feenstra (RUG, Biofysische Chemie, inmiddels werkzaam aan de Vrije Universiteit, Farmacochemie)
* tel. 020 4447608

* fax 020 4447610

* e-mail feenstra@chem.vu.nl.
Promotie 5 juli, promotoren prof. dr. H.J.C. Berendsen en prof. dr. A.E. Mark