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研究人员利用计算机模拟来研究神经受体对尼古丁的反应

吸烟者都知道,尼古丁是很容易上瘾的。戒烟很难,这个习惯每年夺去700多万人的生命。

吸烟将尼古丁传递给负责成瘾的神经受体,影响神经系统并导致成瘾。

一项由布里斯托尔大学科学家领导的新研究揭示了这些神经感受器对尼古丁的反应。

研究人员使用新的计算机模拟方法来发现大脑中的受体是如何对尼古丁做出反应的。

这项研究的关键特征之一是发现的速度,这要归功于Oracle云基础设施的使用,这使得研究人员能够在前所未有的短时间内运行大量模拟。

这项工作将计算化学家、生物化学家和研究软件工程师聚集在一起,共同部署大量模拟云中的尼古丁受体。

从研究的角度来看,将使用Oracle的高性能云基础设施的时间缩短到5天是一个转变。原本需要几个月才能完成的计算,在几天内就完成了。

这项研究,由布里斯托尔的研究人员与甲骨文合作,云技术的一个关键部分的调查,据报道在美国化学学会杂志》上的旗舰出版的美国化学学会、世界上最大的科学协会,全球领先的提供和化学有关的研究。该项目由EPSRC提供资金支持。

布里斯托尔化学学院布里斯托尔计算化学中心的艾德里安·穆赫兰教授是这项研究的合著者,他说:

尼古丁很容易使人上瘾:戒烟很难。为了理解它为什么如此容易上瘾,为了制造分子帮助人们戒烟,我们需要了解它是如何影响神经系统的。

我们已经使用模拟来模拟和理解尼古丁是如何影响大脑中的受体的。利用云计算的力量,我们能够展示尼古丁是如何在分子水平上发挥作用的,这是大脑信号传递的第一阶段。这些信息,以及我们正在开发的方法,将有助于开发新的戒烟辅助工具。”

研究人员目前正与生命科学研究所合作,设计和开发模拟尼古丁的分子,并进行计算机模拟,以帮助测试它们的潜在有效性。这项工作的基础上,以往的研究使用化学合成方法开发新的戒烟辅助,这将调查和测试在模拟场景。

吸烟是全球第二大常见的死亡原因,但目前大多数抗吸烟药物在减轻戒断症状方面只有中等效果,而且可能导致不良的副作用。我们需要新的、具体和有效的戒烟援助。

尼古丁是烟草中主要的精神活性物质,通过与大脑中的特定受体结合而导致成瘾。了解尼古丁是如何与这些受体结合并产生尼古丁“冲动”和随后的渴望是公共卫生研究的重点。

研究中发现研究人员执行450个独立的分子动力学模拟与尼古丁的绑定相关联的生物化学烟碱乙酰胆碱受体的亚型(α7)在大脑中。他们能够与其他类型的尼古丁受体进行比较,识别受体激活的共同特征。

该研究还展示了如何将云计算与更传统的高性能计算有效地结合起来。

这项工作表明,严格的模拟可以用来预测几天内对药物目标的影响。

在这种快速的时间尺度上,计算有助于计划和解释实验,并将有助于设计和开发有效的药物。更广泛地说,使用云计算进行研究的灵活性和其他好处提供了极大地加快发现速度的潜力。

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