Այսօր կենսաթաղանթների համակարգչային հետազոտությունը լայն տարածում է գտել: Մաթեմատիկոս, քիմիկոս, ՀՀ ԳԱԱ ակադեմիկոս Արամ Շահինյանն իր գործընկերների հետ հետազոտում է էրիթրոցիտի (արյան կարմիր գնդիկներ) բջջաթաղանթի դերը և փորձում բացահայտել մոլեկուլների, ատոմների ու այլ մասնիկների վարքը:

Վերջին 10-20 տարվա ընթացքում իրական և վիրտուալ փորձեր են իրականացվել կենսաբանական թաղանթների վրա: Մինչ այժմ ուսումնասիրվել են էրիթրոցիտների մոլեկուլյար կազմի դինամիկ փոփոխություններն ու սպիտակուցային մոլեկուլի առանձին մասերի փոխգործակցությունը: Եվ այդ բոլորը համակարգչի՝ հաշվողական մեծ ցանցի օգնությամբ:

Գիտնականները կատարել են մոտ 500 նսմ (նանոսանտիմետր) մարդու էրիթրոցիտների ասիմետրիկ (անհամաչափ) թաղանթի մոլեկուլյար դինամիկայի մոդելավորում: Թաղանթների  հետազոտության համար կան տարբեր մոդելավորման մեթոդներ, որոնցից մեկն էլ մոլեկուլյար դինամիկան է (ՄԴ), որի օգնությամբ հասկանալի է դառնում ներ- և միջմոլեկուլյար կենսաբանական համակարգերի կառուցվածքը:

Այդ համակարգը բաղկացած է գլխավոր ֆոսֆոլիպիդային մոլեկուլներից (լիպիդներ՝ ճարպեր, որոնք բոլոր բջիջների թաղանթների գլխավոր բաղադրիչն են): Թաղանթե մոդելի կառուցվածքն իրականացվել է Hyperchem software համակարգչային ծրագրի միջոցով (իսկ մոդելավորման համար՝ NAMD ծրագրային փաթեթի), որը ստեղծում է էրիթրոցիտի թաղանթի ճշգրիտ մոդել՝ նմանակելով իրական կենսաբանական թաղանթը, ինչն էլ օգնում է ավելի լավ հասկանալու թաղանթի վարքագիծը:

Այս իրողության շուրջն է մեր զրույցը գիտնականի հետ:

- Ո՞ր երկրներն են զբաղվում այդ մեթոդով:

-  Շատ երկրներ՝ ԱՄՆ, Գերմանիա, Ճապոնիա, նաև Արևելյան Եվրոպայի և նախկին Խորհրդային Միության երկրները: Փորձը կատարվում է գերհամակարգիչների օգնությամբ, համացանցի միջոցով: Մեզ՝ հայ գիտնականներիս տրամադրվում է աշխատանքային ժամանակ, երբ համացանցի միջոցով մեր խնդիրները տեղադրում ենք այդ հաշվողական գերհամակարգիչներում՝ մեր ծրագրային փաթեթներն ուղարկելով այնտեղ, այնուհետև այլ գիտնականներ սկսում են աշխատել մեր ուղարկած տվյալների հիման վրա:

- Մեր պետությունը ֆինանսավորո՞ւմ է՝ փորձերն իրականացնելու հարցում:

- Աջակցում է որոշ չափով: Ունենք նաև դրամաշնորհ Բելառուսից, բայց դրանցով չենք կարող հսկա սարքեր գնել:

-       Ինչո՞ւ եք որպես ուսումնասիրման օբյեկտ ընտրել եք մարդու էրիթրոցիտների թաղանթը:

-        Որովհետև այն օգտակար է մարդկության համար: Բացի այդ, չենք կարող միաժամանակ հետազոտել ամեն ինչ: Դրա համար աշխատում ենք միայն մեկ մասնիկի՝ էրիթրոցիտի բջջի թաղանթի վրա (որն արդեն ինքնին բարդ է, քանի որ մեկ բջջում կան միլիարդավոր մոլեկուլներ):

-        Ի՞նչ եք ուսումնասիրում և ուշադրությունը կոնկրետ ինչի՞ վրա եք սևեռում:

-        Ուսումնասիրվում են նյութի կառուցվածքի այնպիսի մանրամասներ, որոնք այլ մեթոդներով հնարավոր չէ ուսումնասիրել, կամ իրականացնելու դեպքում մեծ և թանկ սարքեր են անհրաժեշտ: Այս մեթոդի կիրառումը նաև խնայողական է: Դեռևս չեն ստեղծվել այլ հզոր սարքեր, որոնք կարողանան նյութն ուսումնասիրել մոլեկուլի մակարդակով: Ուսումնասիրում ենք նաև սպիտակուցային մոլեկուլների (GpA) միջթաղանթային մասերի փոփոխությունների դինամիկան:

-   Ո՞րն է այդ մեթոդի նպատակը:

-  Մոդելավորման գլխավոր նպատակը բջիջների, սպիտակուցային մոլեկուլների թաղանթում դինամիկայի, վարքագծի, շարժման, տեղանքի և փոխազդեցության բացահայտումն է: Թեպետ ֆիզիկական մեթոդներով հնարավոր է միջին արդյունքներ ստանալ, սակայն դրանք չեն կարող ցույց տալ բջջի մեջ փոքր մասնիկների շարժումը: Փորձի վերջում այս մեթոդով ստացած արդյունքներն անպայման համեմատում ենք ֆիզիկական մեթոդի արդյունքների հետ, հակառակ դեպքում կստացվի, որ վիրտուալ աշխատանք ենք կատարել:

-    Բացահայտումներն ի՞նչ կտան մարդկությանը:

-  Ստացված արդյունքները կարող են կիրառվել դեղորայքի պատրաստման, զանազան հիվանդութունների (արյան, ուռուցքային, քաղցկեղային) կանխման և բուժման համար:

- Մինչ այժմ ի՞նչ եք բացահայտել:

-        Գտել ենք, որ խոլեստերոլը պատասխանատու է այսպես կոչված` թաղանթի խիտ փաթեթավորման համար, բացահայտել ենք նաև, որ թաղանթի ազատ էներգիան մոտ 89.7 ՞ 35.4 կկալ/մոլ է: Այդ տվյալները համեմատելով համակարգչի ստացած տվյալների հետ (43 ՞ 0.5 կկալ /մոլ)՝ կարելի է ասել, որ 12-14 նմ մոդելավորումից հետո ստացանք էրիթրոցիտի թաղանթի մոդելի թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակ, որը համապատասխանում է փորձարարական տվյալներին: Դրանից զատ, ստացել ենք էրիթրոցիտի ասիմետրիկ թաղանթի  հավասարակշռված մոդել, նաև բացահայտել ֆոսֆոլիպիդների և խոլեստերոլի շրջապատող սպիտակուցից անջատման հետևանքները:

- Կպատմե՞ք՝ ինչպես եք իրականացնում հետազոտությունը:

- Օրինակ՝ սպիտակուցը վիրտուալ կերպով տեղադրվում է 10 Ա շառավղով գլանի մեջ և հետազոտվում ֆոսֆոլիպիդների և խոլեստերոլի վիրտուալ 20 Ա շառավղով գլանի մեջ: Այդ տվյալները համեմատվում են համապատասխան խտությամբ ամբողջ թաղանթի հետ: Քանի որ թաղանթը ասիմետրիկ է ֆոսֆոլիպիդների բովանդակության պատճառով, վերևի և ներքևի թաղանթի շերտերի տվյալները տարբերվում են: Հիմնական կառուցվածքային պարամետրերից մեկը բնորոշում է սպիտակուցը և թաղանթում սպիտակուցային մոլեկուլների առանձին մասերի փոխադարձ ուղղվածությունը:

- Իսկ ի՞նչ չեք կարողացել հայտնաբերել:

- Շատ անպատասխան հարցեր կան: Օրինակ՝  դեռ քննարկվում է, թե ինչ ազդեցություն կարող են ունենալ բջիջների հարևան լիպիդներն ու խոլեստերոլը սպիտակուցի կառուցվածքային հատկությունների վրա և այլն:

 

Անկախ