Исследователи Московского физико-технического института (МФТИ) провели масштабное компьютерное моделирование процесса изменения формы молекулы сахарозы — обычного столового сахара — в воде. «Поведение молекулы сахара в воде играет ключевую роль в биохимических процессах, пищевой промышленности и фармакологии. Результаты работы, опубликованные в The Journal of Chemical Physics, помогут лучше понять поведение углеводов в биологических системах и при разработке новых лекарств и материалов», — объяснили актуальность исследования в пресс-службе МФТИ.
«Большинство предшествующих исследований было сосредоточено на разбавленных растворах и коротких траекториях, что ограничивало понимание конформационной динамики (изменение пространственной структуры молекулы. — Прим. ред.). Мы же изучили ее на масштабах микросекунд в молекулярном моделировании», — рассказал аспирант кафедры вычислительной физики конденсированного состояния и живых систем МФТИ Владимир Дещеня.
Высокоточное моделирование позволило отследить редкие изменения структуры сахарозы. В частности, физики обнаружили, что молекулы сахарозы существуют в растворах в трех разных конфигурациях, самая стабильная из которых похожа на ту, в которой сахароза «упакована» внутри твердых кристаллов сахара. Также ученые показали, что геометрия молекулы сахарозы не зависит от концентрации в воде, но при этом время существования каждой из трех стабильных конфигураций выше в более концентрированных растворах.
«Понимание поведения сахарозы в растворах поможет улучшить дизайн лекарств, основанных на углеводных структурах. Раскрытый механизм также поможет оптимизировать производство биоматериалов на основе сахаров и разработать более точные методы компьютерного моделирования для других углеводов», — резюмировали в вузе.
В августе МФТИ запустил площадку для разработки синтеза активных фармацевтических субстанций — как для дженериков, так и для инновационных препаратов. Появление кластера «Цех» в вузе назвали «закономерным ответом на запросы развивающейся отечественной фарминдустрии», а именно — потребности в локализации производства действующих веществ. Как отмечали в МФТИ, коллаборации между фармкомпаниями и научными группами позволят реализовывать полноценные проекты по созданию российских инновационных лекарств.