Визуализация молекулярной биологии: как Дэвид Гудселл создает модели клеток

Мы вам тут принесли красоты. Вот тут и там сделали прикольную образовательную модель клетки. Это схема, но довольно точная. И в ней видно, что в клетке пустого места нифига нет, и везде месиво химических фабрик. Началось с чувака, рисующего клетки акварелью. Можно разобрать клетку и посмотреть на каждый компонент, но почти нельзя увидеть, как именно миллионы разных молекул кишат, сталкиваются и работают вместе внутри живой клетки. Мужик решил собирать данные, сопоставлять и рисовать системные взаимодействия. Дэвид Гудселл, работник банка белков, использует свой банк данных белков как библиотеку структур. Раздупляет и другие базы данных белков типа UniProt — там свойства. Чтобы понять расположение — смотрит в электронный микроскоп и читает работы. Чтобы рисунок был чёткий, он полностью убирает с картины воду и самые мелкие молекулы. Иначе была бы каша. Учёный пишет, что бережет старую копирку, доставшуюся ему ещё в детстве от деда, потому что она важная часть процесса. Масштаб миллион к одному. В итоге он так долго рисовал всё это, что его иллюстрации стали золотым стандартом в современной молекулярной биологии. Вот работа в целом про методы визуализации клеток. 4 основных источника: общая архитектура по электронной микроскопии, химический анализ белков (сколько и кто там сидит), их структуры и информация о взаимодействии. Дальше используются софтины CellPACK или CellPAINT. Софту задают границы, засыпают туда нужные белки в пропорциях, потом БЖЖЖ, ХРРР и истошно вопящий кулер — и белки заполоняют пространство, учитывая правила — кто с кем может слипаться, а кто нет. Чтобы такое рендерить, кстати, нужен серьёзный игровой компьютер. NPC в виде вирусов получают скрипты поведения. Потом надо решить проблемы освещения, выбора ракурса камеры, настройки прозрачности массовки (чтобы другие белки не загораживали вид на сюжет). Чаще всего такое снимают в слоу-моушен. Когда ученые собирают все известные данные в одну визуализацию, сразу становятся видны нестыковки. Например, если биологи думали, что какой-то процесс происходит быстро, но в 3D-модели выясняется, что молекуле просто не хватает места, чтобы развернуться в тесноте клетки — значит, старая теория неверна и нужно искать новое объяснение. Студенты плохо усваивают биологию из-за того, что в учебниках процессы показаны кусками. Эти вот штуки тоже решают эту проблему. Но если показать полную 3D-картину клетки со всеми миллионами деталей, студент пугается и окукливается. Если сильно упростить — он думает, что биология это легко, звереет и упускает суть. Поэтому они дают студентам интерактивные сцены, а потом увеличивают сложность, пока она не превратится в сравнимую с диффурами. А потом заставляют их самостоятельно искать структуры, которые убегают. 3D-моделирование занимается всё тот же мужик, Дэвид Гудселл. Но акварель он не откладывает. Если вдруг кто-то будет петь песни или снимать клип про структуру клетки, не сомневайтесь, где-то рядом будет ходить он же. -- Вступайте в ряды Фурье! | Лучшие посты Дети познакомились с микробиологом. Он оказался намного больше, чем они думали.