Офіційний веб сайт

Створення високопродуктивної інфраструктури в грід для досліджень конформаційних змін біополімерів

м59

Представлено Інститутом молекулярної біології і генетики НАН України.

Автори: к.б.н. Савицький О.В., к.т.н. Сальніков А.О., к.т.н. Слюсар Є.А.

Метою роботи є дослідження конформаційних змін аміноацил-тРНК синтетаз та їх мутантних форм, пов’язаних з нейродегенеративними захворюваннями, методом молекулярної динаміки шляхом високопродуктивних обчислень у грід-інфраструктурі. Ключовим результатом роботи є створення інтегрованої інформаційно-обчислювальної платформи, що дозволило значно підвищити ефективність обчислень у комп'ютерних дослідженнях біологічних макромолекул та їхніх комплексів. Отримано нові вагомі результати щодо структури і структурної динаміки тирозил-тРНК синтетази людини та комплексів, утворених за участі цього ферменту, а також молекулярних механізмів впливу мутацій, асоційованих із нейропатією Шарко-Марі-Туса.

Представлені дані поглиблюють існуючі уявлення про молекулярні механізми функціонування аміноацил-тРНК синтетаз та відкривають шлях для подальших експериментальних досліджень.

Кількість публікацій: 68, у т.ч. за тематикою роботи 29 статей (9 – у зарубіжних виданнях), 31 теза доповідей. Загальна кількість посилань на публікації авторів/h-індекс роботи згідно  з базами даних складає відповідно: Scopus – 67/6;  Google Scholar – 133/7. Отримано 2 свідоцтва про реєстрацію авторського права на комп’ютерну програму.

Надіслати коментар

Коментарі

Enrico Di Cera

Dear Members of the Committee:

I am writing this letter to support the project entitled “Establishment of a high-performance infrastructure for studies of conformational changes in biopolymers in the grid” by Oleksandr V. Savytskyi, Andrii O. Salnikov and Ievgen A. Sliusar. The project was presented by the Institute of Molecular Biology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, as an interdisciplinary work in collaboration with biologists and IT researchers. I became aware of this project at the recent FEBS Advanced Practical and Laboratory Course “Ligand-binding theory and practice”, held June 24 – July 2, 2018, in Nové Hrady, Czech Republic, where Oleksandr V. Savytskyi presented the results to an international audience. I find the project to be scientifically sound and meritorious of the prestigious prize of the President of Ukraine for young scientists.

Sincerely,

Enrico Di Cera, M.D.
Alice A. Doisy Professor and Chairman
Edward A. Doisy Department of Biochemistry and Molecular Biology
Saint Louis University School of Medicine
St. Louis, MO 63104

Prof. Christophe Ramseyer

The project M59 “ESTABLISHMENT OF A HIGH-PERFORMANCE
INFRASTRUCTURE FOR STUDIES OF CONFORMATIONAL CHANGES IN
BIOPOLYMERS IN THE GRID” authored by Oleksandr V. Savytskyi, Andrii O.
Salnikov, Ievgen A. Sliusar which was presented by Institute of Molecular Biology
and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine have completed as
multidisciplinary research. The key outcome of the work is establishment of
integrated information and computing platform that significantly increases efficiency
of computing in computer-aided researches of biological macromolecules and their
complexes. The project was integrated and is part of Ukrainian National Grid, European Grid Infrastructure and NorduGrid.
It resulted in 29 articles (Journal of Molecular Recognition,
Journal of Biomolecular Structure & Dynamics, Biophysical Chemistry, etc indexed
in SCOPUS) and 31 theses in international conferences (most of them in EU).
I can undoubtedly offer this work to be awarded the prize of the President of
Ukraine for young scientists.

Prof. Christophe Ramseyer
Laboratoire Chrono-Environnement CNRS - UMR 6249
Université de Franche-Comté
UFR Sciences et Techniques
16, Route de Gray
25030 BESANÇON Cedex

Борецький В’ячеслав Францович

Працюю з авторами на одному факультеті близько 10-ти років. Можу охарактеризувати Слюсаря Є.А. та Сальнікова А.О. як справжніх професіоналів своєї справи. В своїй роботі вони не зациклюються лише на комп’ютерних технологіях, як це часто притаманно представникам ІТ. Саме це і зумовило можливість створення даного циклу робіт, який поєднує у собі біологію і ІТ, і, в результаті, виводить дослідження в обох галузях на якісно новий рівень. Вважаю що за своїм якісним, кількісним та науковим рівнем робота варта високої оцінки та її автори безумовно заслуговують на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Борецький В’ячеслав Францович,
к.ф.-м.н., доцент, заступник декана з наукової роботи факультету радіофізики, електроніки та компʼютерних систем Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Судаков Олександр Олександрович

Даний цикл робіт є чудовим прикладом міждисциплінарних підходів у поєднанні біологічних досліджень із сучасними можливостями інформаційних технологій. Звертає велику увагу значна кількість міжнародних конференцій закордоном на яких було представлено результати.
Робота виконана на високому науковому рівні та заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Судаков Олександр Олександрович,
к.ф.-м.н. доцент кафедри медичної радіофізики факультету радіофізики, електроніки та компʼютерних систем, начальник сектора інформаційно-обчислювального центру Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Павло Володимирович Білан

Робота авторського колективу присвячена сучасним методам комп’ютерної структурної біології із використанням високопродуктивних обчислень, що дозволяють проводити моделювання молекулярної динаміки протеїнів в наносекундних часових інтервалах, що дає важливу інформацію про їх конформаційні зміни. Підходи, що автори застосували до досліджень аміноацил-тРНК синтетази можуть бути використані для аналізу функціонування різних класів макромолекул та взаємодій між ними. Українська національна грід- інфраструктура, стала частиною EGI, в тому числі завдяки вирішеним у даній роботі науковим задачам. Трансляція цих досліджень на широке поле східних задач є нагальної проблемою для українських науковців і тому я всіляко підтримую цю роботу і вважаю, що по сукупності наукових результатів колектив авторів заслуговує на загальнонаціонального визнання.

П.В. Білан
завідувач Відділу молекулярної біофізики
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Київ, Україна

Лук'янець Олена Олександрівна

Робота молодих науковців присвячена комп’ютерному моделюванню структури та молекулярної динаміки тирозил-тРНК синтетази H. sapiens та її мутантних форм, а також дослідженню конформаційних змін структури у фермент-субстратних комплексах. Наявність цитокінових властивостей у тирозил-тРНК синтетази робить її вивчення перспективним у використанні отриманих даних для створення нових терапевтичних препаратів у медицині. Оскільки, порушення функцій цього ферменту можуть призводити до автоімунних захворювань, злоякісних новоутворень та нейропатій. Однією з найпоширеніших хвороб, пов’язаною з мутаціями генів деяких синтетаз, є нейропатія Шарко-Марі-Туcа.
Автори в представлених дослідженнях використали сучасні методи комп’ютерної структурної біології і високопродуктивні обчислення, виконані при застосуванні грід-середовища, що дозволило їм проводити моделювання молекулярної динаміки протеїнів в наносекундних часових інтервалах. В результаті була отримана важлива інформація про конформаційні зміни ферменту.

Представлена робота виконана на високому науковому рівні, про що також свідчать публікації авторів в міжнародних високорейтингових журналах. Вважаю, що робота безперечно заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

З повагою,
Д.б.н. професор, Лук’янець Олена Олександрівна
Зав. Відділу Біофізики Іонних Каналів
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Київ, Україна

Vladyslav Kravchuk

The project has significantly contributed into the development of computational biology in Ukraine. Moreover, the infrastructure can be used worldwide. This led to achieving of scientifically important results, which were published and presented to international scientific community. The object of the study, tyrosyl-tRNA synthetase, is an essential enzyme and therefore potential target for drug development. The study revealed many key features which could not be studied by conventional experimental techniques.
Thus, the authors has developed powerful and robust infrastructure for the computational biology research and proved its applicability.

Sincerely,

Vladyslav Kravchuk

BSc, PhD student, Marie Curie Fellow
at Institute of Science and Technology Austria
Am Campus 1, Klosteneuburg 3400
Austria

Valentyn Petrychenko

Such kinds of work, situated on borders of fields of computational, structural and molecular biology are very important. It gives an incedible possibilities of using advantages of each field and redusing disadvantages of them. GRID infrastructure gives a possibility to any member of this community to use computational possibilities of clusters and use advantages of computational biology in their investigations. Such collaborations are very important and became a good tradition for all scientific communities over the world.

Respectfully yours,
Valentyn Petrychenko,
MSc/PhD student of IMPRS Molecular biology program in Georg-August Universität Göttingen.
Germany

Мар'яновський Віталій Анатолійович

Робота демонструє застосування засобів комп’ютерної інженерії у сучасній біології та ще раз доводить актуальність грід-технологій. Колектив авторів розширив інструментарій дослідників у галузі біоінформатики та за допомогою власних розробок отримав цінні наукові результати. Запуск симуляцій молекулярної динаміки та аналізу розрахунків у грід-системах дозволив суттєво пришвидшити одержання наукових результатів. Для досягнення мети автори розробили та впровадили засоби автоматизованого керування розміщенням даних та розподілу обчислювальних ресурсів на рівні віртуальних організацій грід-інфраструктури, які дозволи створити дослідницький портал «MolDynGrid», що зайняв достойне місце серед онлайн-інструментів біоінформатики.

Наукова новизна та актуальність роботи не викликають сумнівів, як і широке міжнародне визнання. Вважаю, що робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

З повагою,
Мар'яновський Віталій Анатолійович,
к.т.н.,
асистент кафедри комп’ютерної інженерії,
факультету радіофізики, електроніки та комп’ютерних сиситем
Київського національного університета імені Тараса Шевченка

Є. Мартинов

В цілому цикл праць належіть до міждисціплинарних досліджень, які вимагають широких та достатньо глибоких знань з фізикі, біології та інформаційних технологий. Автори продемонстрували у повнй мірі, що володіють такими знаннями. Вони отримали важливі й цікаві результати, які можуть мати перспективне впровадження не тільки в молекулярній біології, фармакології, практичній медиціні та в комп'ютерний підтримці наукових досліджень, але й в інших наукових сферах.
Автори зробили протягом майже десяти років суттєвий внесок в становлення і розвиток української грід-інфраструктури. Створена за їхньою безпосередньою участю Віртуальна Організація MolDynGrid є зразком дуже професійного та плідного співробітництва між біологами та ІТ фахівцями. Слід зауважити, що створений в цій ВО портал для науковців має дружній до користувачів інтерфейс, надає можливість навіть не досить досвідченним в інформаційних технологіях науковцям застосовувати грід-обчислення в їхніх дослідженнях.
Слід також вІдзначити велику кількість статей опублікованих авторами в наукових журналах з високим рейтінгом та чималу кількість цитувань.
Це свідчить про те, що роботи циклу виконані на високому науковому рівні.
На мій погляд робота та її автори безумовно заслуговують присудження премії Президента України для молодих вчених.

Зав. лабораторії Інституту теоретичної фізики НАН України,
доктор фіз.-мат. наук Є.С. Мартинов

Луговськой Едуард Віталійович

Нейродегенеративні захворювання та пов'язані з ними патологічні стани становлять важливу проблему клінічної біохімії та молекулярної біології. Представлена робота спрямована не лише на вивчення патогенезу даних захворювань на молекулярно-генетичному рівні, але і на розробку підходів для своєчасного виявлення загрози розвитку нейродегенеративних захворювань та їх лікування.
Застосування новітніх підходів, які ґрунтуються на методах структурної біології, дозволило авторам встановити роль аміноацил-тРНК синтетаз у патологіях нерової системи. Вважаю, що подальші дослідження у цьому напрямку дозволять наблизитися до розуміння причин розвитку даних захворювань та розробити методи їх профілактики та лікування.
Робота заслуговує на присвоєння авторам премії Президента України.

чл.-кор. НАН України, професор
Е.В. Луговськой.

Брик Тарас Михайлович

Комп'ютерне моделювання біофізичних процесів на атомарному рівні є сучасною методикою пізнання взаємозв'язку структурних та динамічних властивостей біологічних макромолекул. Цикл робіт, представлений на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки для молодих вчених, містить як важливі наукові результати по встановленню атомістичної структури та динаміки розчинів біологічних макромолекул, так і створення цілого комплексу комп'ютерних програм та сервісів, об'єднаних у віртуальну лабораторію MolDynGrid. Будучи ефективним та якісним продуктом розробників, MolDynGrid вже отримала визнання спільнотою, яка займається високопродуктивними науковими обчисленнями
та грід-технологіями. Масштабні розрахунки молекулярної динаміки, та отримані траєкторії атомарних частинок на величезних часах (як для атомістичного моделювання) до 100 наносекунд дозволили отримати важливу інформацію про мікроскопічну структуру і структурну динаміку тирозил-тРНК синтетази людини та комплексів, утворених за участі цього ферменту. По сукупності наукових результатів та створення платформи MolDynGrid колектив авторів заслуговує на загальнонаціональне визнання.

З повагою,
Тарас Брик
д.ф.-м.н., зав. відділу комп'ютерного моделювання
багаточастинкових систем Інституту фізики
конденсованих систем НАН України

Жолос Олександр Вікторович

Дослідження будови, конформаційних переходів та взаємодії біологічних макромолекул in silico, тобто за допомогою методів комп’ютерної структурної біології, молекулярної динаміки і докінгу є надзвичайно важливим і перспективним напрямком сучасної теоретичної біології. У практичній площині такі підходи знаходять все більше застосувань у галузі розробки нових лікарських препаратів. Колектив молодих вчених долучився до створення ефективної, високопродуктивної грід-технології в Україні, інтеграції віртуальної лабораторії MolDynGrid в Український національний грід та Європейську грід-інфраструктуру, і на цій основі автори дослідили конформаційні зміни тирозил-тРНК синтетази та її мутантних форм. Вважаю, що цей цикл праць заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

д.б.н., професор О.В. Жолос
завідувач кафедри біофізики та медичної інформатики,
Навчально-науковий центр "Інститут біології та медицини",
Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Карпов Павло Андрійович

Аміноацил-тРНК-синтетази виконують ключову роль в процесі трансляції генетичної інформації на дорибосомному етапі біосинтезу білку, приймають участь у сплайсингу РНК, утворюють комплексі з мРНК, регулюють біосинтез амінокислот, причетні до патогенезу автоімунних і нейродегенеративних захворювань. Порушення у роботі аміноацил-тРНК-синтетаз призводять до виникнення різноманітних патологій, включаючи нейропатію Шарко-Марі-Туса. За допомогою методів обрахунку молекулярної динаміки, авторами було отримано унікальні результати щодо функціонування тирозил-тРНК синтетази людини та комплексів, молекулярних комплексів утворених за участі цього ферменту. Здобувачами премії була розкрита роль ряду мутацій і з’ясовані молекулярні механізми що пов’язують їх із нейропатією Шарко-Марі-Туса.
Слід зазначити що отримані результаті були б не можливі без застосування обчислень у Грід. Автори створили віртуальну лабораторію MolDynGrid яка спрямована на здійснення ресурсоємних обчислень молекулярної динаміки білку. Зараз MolDynGrid є безсумнівним лідером по кількості обрахованих молекулярно-біологічних задач серед усіх віртуальних організацій Національної грід мережі. ВО MolDynGrid приєднана до Європейської грід-інфраструктури (EGI) і є найбільш активним представником України на Європейському грід-просторі. Крім наукового значення, експерименти по дослідженню аміноацил-тРНК-синтетази були моделлю яка дозволила відпрацювати екосистему віртуальної лабораторії MolDynGrid, її програмне, апаратне і методологічне наповнення. Авторами були відпрацьовані унікальні методики отримання, зберігання і аналізу траєкторій молекулярної динаміки, а також, відпрацьовано систему автоматизації досліджень в ВО. Таким чином, було створено різноплановий і дружній до користувача інструмент, що відкриває можливості здійснення різноманітних розрахунків в галузі молекулярної біології і структурної біоінформатики.
Вважаю, що за вагомістю наукових і практичних результатів робота безсумнівно заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

З повагою,
Карпов Павло Андрійович
к.б.н., с.н.с., Зав. лаб. біоінформатики та структурної біології,
Відділу геноміки та молекулярної біотехнології,
ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України»

Віталій Вишневський ІПММС НАНУ

Знаю про цю роботу ще з 2010 року, коли починалася програма з розвитку ГРІД-технологій в Україні. На мій погляд, команді молодих вчених вдалося отримати найбільш яскраві результати для всієї програми за рахунок поєднання в віртуальній лабораторії MolDynGrid глибокого та професійного розуміння актуальних задач з молекулярної біології з останніми досягненнями в комп'ютерних науках.
Отже, робота виконана на високому науковому рівні та заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Вишневський Віталій В'ячеславович,
к.т.н., пров. науковий співробітник Інституту математичних машин і систем НАН України,
науковий керівник проекту "Медгрід"

Шестопалова Ганна Вікторівна

Робота колективу авторів є дуже своєчасною, актуальної та важливою щонайменше з двох точок зору. По-перше, з фундаментальної, бо відноситься до дослідження механізмів конфірмаційної рухливості біологічних макромолекул на прикладі вивчення особливостей структури тирозил-тРНК синтетази людини, її мутантних форм та фермент-субстратних комплексів, які є важливими для розуміння на молекулярному рівні природи виникнення захворювань, зокрема, нейродегенеративних, пов’язаних з мутаціями генів деяких синтетаз. По-друге, отримання наукових результатів стало можливим завдяки сучасним комп’ютерним технологіям, а саме, використанням комп’ютерного моделювання in silico та біоінформатичних підходів, виконаних при застосуванні грід-середовища, створення якого і постійне вдосконалення також є заслугою цього колективу.
Тому за актуальністю, науковою новизною, рівнем публікації результатів та практичним значенням робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

З повагою,
Шестопалова Ганна Вікторівна,
д.ф.-м.н., с.н.с., зав. відділом біологічної фізики
Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усикова НАН України

Шестопалова Ганна Вікторівна

Робота колективу авторів є дуже своєчасною, актуальної та важливою щонайменше з двох точок зору. По-перше, з фундаментальної, бо відноситься до дослідження механізмів конфірмаційної рухливості біологічних макромолекул на прикладі вивчення особливостей структури тирозил-тРНК синтетази людини, її мутантних форм та фермент-субстратних комплексів, які є важливими для розуміння на молекулярному рівні природи виникнення захворювань, зокрема, нейродегенеративних, пов’язаних з мутаціями генів деяких синтетаз. По-друге, отримання наукових результатів стало можливим завдяки сучасним комп’ютерним технологіям, а саме, використанням комп’ютерного моделювання in silico та біоінформатичних підходів, виконаних при застосуванні грід-середовища, створення якого і постійне вдосконалення також є заслугою цього колективу.
Тому за актуальністю, науковою новизною, рівнем публікації результатів та практичним значенням робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

З повагою,
Шестопалова Ганна Вікторівна,
д.ф.-м.н., с.н.с., зав. відділом біологічної фізики
Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усикова НАН України

Волинець Галина Петрівна

Авторам вдалося створити функціональну віртуальну лабораторію MolDynGrid, яку було приєднано до Європейської грід-інфраструктури. Це є вагомим технічним внеском для розвитку досліджень у сучасних галузях структурної та лінійної біоінформатики на теренах України. Крім того, у процесі обчислень у грід-інфраструктурі автори отримали низку результатів щодо структури і молекулярної динаміки тирозил-тРНК синтетази людини дикого типу та мутантних форм, асоційованих із нейропатією Шарко-Марі-Туса, що є важливим як з точки зору фундаментальної науки, так і для розуміння участі досліджуваного ензиму в розвитку деяких нейродегенеративних процесів.
Вважаю, що за вагомістю представлених результатів робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Волинець Галина Петрівна
к.б.н., ст. наук. співр. відділу біомедичної хімії
Інституту молекулярної біології і генетики НАН України,
лауреат премії Президента України для молодих вчених у 2014 році

Anton Iershov

During my postdoc project aimed to uncover evolution of endocytic proteins I extensively used IMBG cluster (certified by EGI and also as main HPC host for MolDynGrid Virtual Laboratory) to model target proteins and perform phylogenetic analyses (citation #49 in Dergai, Iershov et al, GBE 2016, doi: 10.1093/gbe/evw028, journal IF in 2015/16 - 4.1). I was amazed by efficient work of support team to meet the needs of cluster users that included fast and comprehensive assistance (for example, installation of RaXML module for maximum likelihood-based phylogenetic analyses).

Anton Iershov, PhD

Laboratory of Cell growth control by nutrients,
Inserm U1151/CNRS UMR 8253,
Necker Enfants Malades Institute (INEM),
14 Rue Maria Helena Vieira da Silva,
CS61431, 75993 Paris CEDEX 14,
France

Зінченко Ігор Андрійович

Робота дуже важлива не тільки в галузі молекулярної біології та при дослідженнях молекулярних механізмів генетичних захворювань, але й за напрямком грід-технологій. Авторами було зроблено значний внесок у розвиток та популяризацію розподілених обчислень та адаптацію задач молекулярної динаміки для виконання у грід-середовищі. Обчислення проводились як в Україні (зокрема на грід-сайті ГАО НАНУ), так і у Німеччині та Словаччині. Авторами створено віртуальну лабораторію MolDynGrid, що функціонує в рамках Українського національного гріду та Європейської грід-інфраструктури.
Робота виконана на високому науковому рівні та заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Зінченко Ігор Андрійович,
к.ф.-м.н., с.н.с., Головна астрономічна обсерваторія НАН України,
Центр астрономії Гейдельберзького університету

Головинський Андрій Леонідович

Дуже важлива робота в області на межі біології та кібернетики. Присвячена розрахункам молекулярної динаміки складних органічних молекул. Основним результатом є програмно-апаратний комплекс, який дозволяє виконкувати розрахунки як локально, так і в Українському національному гріді, що у десятки разів збільшує продуктивність обчислень.
Робота виконана на високому науковому рівні, добре представлена у статтях у фахвих жерналах і наукових конференціях.

З повагою, Головинський Андрій Леонідович,
к.т.н., зав. лаб. Інституту кібернетики НАН України,
лауреат премії Президента України для молодих вчених у 2013 році.

Гість

Очень интересная статья, спасибо!
Кабельное ТВ в Киеве:
lanet.ua/tv

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.