Naukowcy IPPT PAN publikują w „Nature Communications”

Zespół pod kierownictwem dr hab. Adolfo Pomy Bernaoli, badacza z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk (IPPT PAN), osiągnął znaczący kamień milowy dzięki opublikowaniu najnowszej pracy w Nature Communications. Badanie wprowadza GōMartini 3, zaawansowaną metodę symulacji biomolekularnej zaprojektowaną w celu pogłębienia naszego zrozumienia skomplikowanych systemów biologicznych.

„Ta praca reprezentuje ponad siedem lat rozwoju” – mówi dr hab. Poma. „Rozpocząłem projektowanie pierwotnego podejścia GōMartini z wizją stworzenia elastycznej i efektywnej metody do badania biomolekuł na dużą skalę. Teraz, dzięki GōMartini 3, zrobiliśmy znaczący krok naprzód w realizacji tej wizji”.

Zmieniając definicję symulacji biomolekularnych

Nowo opracowana metoda GōMartini 3 rozwija pierwotne podejście GōMartini dr. hab. Pomy, wprowadzone po raz pierwszy w 2017 roku. Ten model obliczeniowy ulepsza powszechnie używane pole sił Martini 3, umożliwiając badanie procesów biologicznych z niezwykłą dokładnością. Dzięki ulepszonym zdolnościom do symulacji interakcji białko–membrana, mechaniki składania białek oraz białek o zaburzonej strukturze wewnętrznej, GōMartini 3 otwiera nowe możliwości badawcze w obszarach takich jak biologia nowotworów, choroby neurodegeneracyjne i biotechnologia molekularna.

„Możliwość symulowania skomplikowanych systemów biologicznych na większych skalach czasowych i przestrzennych jest kluczowa” – wyjaśnia dr Poma. „Teraz możemy modelować procesy, które wcześniej były niemożliwe do uchwycenia za pomocą konwencjonalnych technik symulacyjnych. Oznacza to, że zbliżamy się do przekraczania granicy między biologią obliczeniową a rzeczywistym zachowaniem molekularnym”.

Konkurencyjna przewaga w biologii obliczeniowej

W dynamicznie rozwijającym się obszarze modelowania biomolekularnego uznanie zdobyły różne podejścia, takie jak SIRAH, UNRES czy SPICA. Jednak dr Poma uważa, że GōMartini 3 wyróżnia się dzięki wyjątkowemu połączeniu elastyczności i dokładności.

„Jedną z największych zalet GōMartini 3 jest jego wszechstronność” – podkreśla. „W przeciwieństwie do wielu innych modeli, nie ogranicza się do jednego rodzaju biomolekuł. Pozwala na jednoczesne badanie białek, lipidów i kwasów nukleinowych, co czyni go potężnym narzędziem dla różnych dziedzin badań”.

Społeczność Martini 3, znana z rygorystycznych procedur walidacyjnych i otwartej współpracy, odegrała kluczową rolę w rozwoju symulacji biomolekularnych. Warto przypomnieć, że to właśnie Martini 3 umożliwiło pierwsze symulacje całych komórek – osiągnięcie, które znacząco przybliża badaczy do realistycznej replikacji środowisk komórkowych.

Międzynarodowa współpraca w centrum innowacji

Rozwój GōMartini 3 był możliwy dzięki szerokiej współpracy międzynarodowej, obejmującej naukowców z Polski, Francji, Holandii, Niemiec, Hiszpanii, Brazylii, Portugalii, Chile i Korei Południowej. Projekt prowadzony był przez czołowych badaczy inicjatywy Martini 3, w tym dr. Paulo C.T. Souzę, dr. Sebastiana Thallmaira oraz prof. Siewerta J. Marrinka.

„Nauka nie zna granic” – zaznacza dr hab. Poma. „To badanie pokazuje, co można osiągnąć dzięki współpracy badaczy z różnych środowisk i krajów. Synergia między eksperymentatorami a specjalistami od modelowania obliczeniowego była kluczowa dla sukcesu GōMartini 3”.

Dzięki zdolności do precyzyjnego odwzorowywania zachowań molekularnych, GōMartini 3 ma szansę na nowo zdefiniować standardy w dziedzinie symulacji biomolekularnych i dostarczyć nowych wglądów w najważniejsze wyzwania biomedyczne naszych czasów.

„Z niecierpliwością czekam na to, w jaki sposób społeczność naukowa wykorzysta tę metodę” – podsumowuje dr hab. Poma. „Naszym celem było stworzenie narzędzia, które nie tylko wspiera badania, ale także inspiruje nowe idee i odkrycia w biologii molekularnej oraz biofizyce”.

Artykuł – dane bibliograficzne

Souza, P. C. T., … Poma, B. A., & Thallmair, S., GōMartini 3: From large conformational changes in proteins to environmental bias corrections. Nature Communications, 16, 4051 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58719-0