Оптимизация моделирования белковых взаимодействий на многопроцессорных системах с предоставлением доступа к алгоритму через веб-интерфейс
Автор: Романенков Кирилл Владимирович, Сальников Алексей Николаевич
Статья в выпуске: 1 т.3, 2014 года.
Бесплатный доступ
В работе представлены параллельные версии последовательной программы создания молекулярных интерфейсов с применением технологии OpenMP и MPI. Обе версии показали достаточную масштабируемость и лучшие временные показатели по сравнению с последовательной версией при запуске на одном процессоре. Моделирование белкового интерфейса для некоторых соединений занимает более двадцати часов счета на нескольких сотнях процессоров, поэтому для задач моделирования белковых соединений с большим количеством позиций важно наличие недетерминированных алгоритмов, позволяющих за приемлемое время получать биологически корректный результат. Выбор стохастических алгоритмов оправдал себя:и метод Монте-Карло, и алгоритм пчелиного поиска нашли пространственное расположение молекулы, соответствующее минимальному энергетическому состоянию. Предоставление доступа к реализации алгоритма по веб-интерфейсу отвечает современным тенденциям к перемещению вычислений на сторону сервера и позволяет широкому кругу специалистов использовать вычислительные мощности, предоставляемые Московским государственным университетом, а с учетом расширения сферы применимости задач молекулярного моделирования наличие открытого веб-интерфейса, предоставляющего удаленный доступ к вычислительным кластерам, является достаточно важной задачей.
Биинформатика, многопроцессорные системы, создание молекулярных интерфейсов, параллельные алгоритмы, стохастические алгоритмы
Короткий адрес: https://sciup.org/147160521
IDR: 147160521
Список литературы Оптимизация моделирования белковых взаимодействий на многопроцессорных системах с предоставлением доступа к алгоритму через веб-интерфейс
- Fortenberry, C. Exploring Symmetry as an Avenue to the Computational Design of Large Protein Domains/C. Fortenberry, E.A. Bowman, W. Proffitt, B. Dorr, S. Combs, J. Harp, L. Mizoue, J. Meiler//Journal of the American Chemical Society. -2011. -Vol. 133, No. 45. -P. 18026-18029.
- Wernisch, L. Automatic protein design with all atom force-fields by exact and heuristic optimization/L. Wernisch, S. Hery, S.J. Wodak//Journal of Molecular Biology. -2000. -Vol. 301, No. 3. -P. 713-736.
- Leach, A.R. Exploring the conformational space of protein side chains using dead-end elimination and the A* algorithm/A.R. Leach, A.P. Lemon//Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. -1998. -Vol. 33, No. 2. -P. 227-239.
- Tantar, A.A. A parallel hybrid genetic algorithm for protein structure prediction on the computational grid/A.A. Tantar, N. Melab, E.G. Talbi, B. Parent, D. Horvath//Future Generation Comp. Syst. -2009. -Vol. 23, No. 3. -P. 398-409.
- Pitman, D.J. Improving computational efficiency and tractability of protein design using a piecemeal approach. A strategy for parallel and distributed protein design. -Bioinformatics. -2013./D.J. Pitman, C.D. Schenkelberg, Y.M. Huang, F.D. Teets, D. DiTursi, C. Bystroff. URL: (дата обращения: 30.12.2013) DOI: 10.1093/bioinformatics/btt735
- Molto, G. Protein design based on parallel dimensional reduction/G. Molto, M. Suarez, P. Tortosa, J.M. Alonso, V. Hernandez, A. Jaramillo//Journal of Chemical Information and Modeling. -2009. -Vol. 49, No. 5. -P. 1261-1271.
- Street, A.G. Computational protein design/A.G. Street, S.L. Mayo. URL: http://dx. doi.org/10.1016/S0969-2126(99)80062-8 (дата обращения: 24.02.2013).
- Voigt, C.A. Trading accuracy for speed: A quantitative comparison of search algorithms in protein sequence design/C.A. Voigt, D.B. Gordon, S.L. Mayo//Journal of Molecular Biology. -2000. -Vol. 299, No. 3. -P. 789-803.
- Pham, D.T. The Bees Algorithm -A Novel Tool for Complex Optimisation Problems/D.T. Pham, A. Ghanbarzadeh, E. Koc, S. Otri, S. Rahim, M. Zaidi//2nd International Virtual Conference on Intelligent Production Machines and Systems (IPROMS’2006) -2006. -P. 454-461.
- Hamers-Casterman, C. Naturally occurring antibodies devoid of light chains/C. Hamers-Casterman, T. Atarhouch, S. Muyldermans, G. Robinson, C. Hamers, E.B. Songa, N. Bendahman, R. Hamers//Nature. -1993. -Vol. 363. -P. 446-448.
- Revets, H. Nanobodies as novel agents for cancer therapy/H. Revets, P. De Baetselier, S. Muyldermans//Expert Opinion on Biological Therapy. -2005. -Vol. 5, No. 1. -P. 111-124.
- Grishin, A. Bioinformatics analysis of LAGLIDADG homing endonucleases for construction of enzymes with changed DNA recognition specificity/A. Grishin, I. Fonfara, W. Wende, D. Alexeyevsky, A. Alexeyevsky, S. Spirin, O. Zanegina, A. Karyagina//4-th Moscow Conference on Computational Molecular Biology. -Moscow, MSU, 2009. -P. 123.
- Князев, Н. А. Система справедливого планирования и унифицированного запуска задач пользователя на суперкомпьютерах/Н.А. Князев, А.Н. Сальников//Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ’2010): Труды международной научной конференции (Уфа, 29 марта -2 апреля 2010 г.). -Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. -C. 665-666.
- Сальников, А.Н. Интернет-cервис для построения множественного выравнивания последовательностей на многопроцессорных системах, созданный на основе data-flow модификации алгоритма MUSCLE/А.Н. Сальников//Параллельные вычислительные технологии (ПАВТ’2009): Труды международной научной конференции (Нижний Новгород, 30 марта -3 апреля 2009 г.). -Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2009. -С. 680-687.
