الگوریتم جدید گوگل؛ پُلی بین علوم کامپیوتر و شیمی
مجله علمی ایلیاد - دانشمندان دانشگاه ییل از رویکردی جدید برای باز کردن ساختار پیچیده و همچنین تنظیم آنزیم‌ها، رونمایی کرده‌اند. در مطالعه‌ای جدید که در کنفرانس آنلاین آکادمی ملی علوم منتشر شد، پروفسور شیمی «ویکتور باتیستا» و همکاران وی، از الگوریتم گوگل به‌نام «PageRank» برای شناسایی آمینواسیدهای کلیدی در تنظیم آنزیم باکتریایی مورد نیاز برای اکثر میکروارگانیسم‌ها، استفاده کرده‌اند.
آنزیم‌ها مولکول‌های زیستی هستند که هر کدام توانایی منحصربه‌فردی در سرعت بخشیدن به واکنش‌های خاص شیمیایی مورد نیاز برای زندگی را دارند. اگرچه این واکنش‌های شیمیایی در واقع در بخش کوچکی از آنزیم که به‌نام «سایت فعال» شناخته می‌شود، انجام می‌گیرد، ولی سرعت بخشیدن به واکنش‌ها معمولاً با جفت شدن مولکول‌ها در بخش‌های مختلف آنزیم، صورت می‌گیرد. مکان جفت‌شدگی به‌نام «سایت آلوستریک» شناخته می‌شود. با وجود دهه‌ها مطالعه، هنوز نحوه‌ی انتقال اطلاعات از سایت آلوستریک به سایت فعال کاملاً شناخته نشده است. دلایل اصلی پیچیدگی این موضوع به تعداد زیاد اتم‌های درگیر و همچنین انعطاف‌پذیری ساختاری بالای آنزیم‌ها مربوط می‌شود.
گروه دانشمندان ییل، اشاره می‌کنند که پرسشی مشابه سال‌ها پیش در زمینه‌ی علوم کامپیوتر نیز مطرح شده بود. محققین در گوگل، جریان اطلاعات بر روی اینترنت را مورد مطالعه قرار داده‌اند و از PageRank برای تعیین اهمیت هر وبسایت از نقطه نظر تعداد و کیفیت لینک‌های آن، به دیگر سایت‌های اینترنتی استفاده می‌کنند.
«اوریل مورزان» به‌عنوان دانشجوی فوق دکتری در آزمایشگاه باتیستا و نویسنده‌ی همکار این مقاله، می‌گوید: «مساله‌ی مورد نظر در گوگل، کاملاً با تبادل اطلاعات بین سایت‌های دور از هم مشابه است. با پیدا کردن تغییرات ایجاد شده در نحوه‌ی جریان اطلاعات در هر اتم با جفت شدن یک فعال‌کننده‌ی آلوستریک به آنزیم، می‌توان کانال‌های اطلاعاتی فعال شده را پیدا کرد.»
محققین دانشگاه ییل، آمینواسید مهمی را برای فرآیند آلوستریک در سنتز ایمیدازول گلیسرول فسفات «IGPS» که آنزیم باکتریایی یافت شده در اکثر میکرواُرگانیسم‌ها است را شناسایی کرده‌اند. تحقیق انجام شده راه را برای آزمایشات اضافی بر روی فعالیت IGPS هموار می‌کند که این کار می‌تواند منجر به توسعه‌ی آنتی‌بیوتیک‌ها، آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌های جدید شود.
باتیستا به‌عنوان عضو موسسه‌ی علوم انرژی دانشگاه ییل، می‌گوید: «حیرت‌انگیز است که روش‌های مورد استفاده در علم فناوری اطلاعات، شروع به نفوذ در علم شیمی محض کرده است و ابزاری جدید برای درک جنبه‌های بنیادین سیستم‌های کاتالیستی مولکوکی، در ترکیب با شبیه‌سازی‌های دینامیکی مولکول‌ها و طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای «NMR» ایجاد کرده است.»
«پاتریک لوریا» پروفسور شیمی و فیزیک مولکولی دانشگاه ییل و همکار این مطالعه، می‌گوید: «ترکیب هم‌افزای NMR آزمایشگاهی و ابزارهای کامپیوتری، ما را قادر به درک عمیق‌تر عملکردهای زیستی می‌کند و اهمیت همکاری بین نظریه‌پرداز‌ها و آزمایشگاه‌ها را نشان می‌دهد.»
نوشته: ScitechDaily
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد