Cómo una supercomputadora ayudó a científicos de la UNCUYO a conocer un mecanismo del cerebro

Investigadores del IHEM describieron uno de los mecanismos de funcionamiento de la proteína sinaptotagmina 1, de gran importancia para el proceso de sinapsis neuronal. Tuvieron la "ayuda" de Serafín, una computadora 640 veces más potente que una PC tradicional.

Cómo una supercomputadora ayudó a científicos de la UNCUYO a conocer un mecanismo del cerebro

Foto: ilustrativa

Investigación

Ciencia y sociedad

Unidiversidad

Emilio Murgo

Publicado el 14 DE MARZO DE 2022

En una reciente publicación, investigadores del Conicet describieron uno de los mecanismos de funcionamiento de la proteína sinaptotagmina 1, de gran importancia para el proceso de comunicación entre las células del cerebro: la sinapsis neuronal. Su investigación tuvo la ayuda de una supercomputadora argentina denominada Serafín, que es 640 veces más potente que una PC tradicional.

Diego Masone, ingeniero e investigador del Conicet en el Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos (IHEM, Conicet, UNCUYO) informó a Unidiversidad sobre la utilidad de esta proteína y cuáles podrían ser sus implicancias directas con la medicina.

“Esta proteína sinaptotagmina 1 es una proteína humana que tenemos todos los seres humanos y se encuentran en las neuronas de nuestro cerebro. Participan  en la sinapsis neuronal (el mecanismo de comunicación de las neuronas), que está asociado al buen funcionamiento de nuestro cerebro”.

En su trabajo, publicado en Chemical Science, la publicación de bandera de la Royal Society of Chemistry (RSC), los científicos demostraron que sinaptotagmina 1 funciona de a pares, pero, además, descubrieron que ambas proteínas no se comportan de la misma manera. Una de ellas toma un rol principal (master = director), mientras que la otra participa de manera secundaria (servant = servidor).

“En este trabajo, describimos un posible mecanismo que describe cómo funcionaría esta proteína que, en principio, parecería ir de a pares. En estos pares, una de ellas tiene un rol principal, y la otra, un rol secundario, y se ponen de acuerdo para facilitar la fusión de las membranas bajo este esquema denominado ‘master-servant’”, detalló el investigador.

Diego Masone y Lautaro Di Bartolo. Foto: gentileza investigadores

 

Utilidades de la investigación

Este estudio representa un avance para entender el funcionamiento de esta familia de proteínas, con aplicaciones directas en medicina. Una mejor descripción de estos mecanismos permitirá trabajar en soluciones para el tratamiento de neuropatologías degenerativas, como el Alzheimer.

“Si uno tiene un problema muy complicado que resolver, no hay manera de dar con una solución factible si primero no se entiende el mecanismo del problema. Estudiar estos mecanismos (proteína sinaptotagmina 1) le permite a uno pensar en un tratamiento para enfermedades degenerativas a futuro, como en el caso del Alzheimer y todas aquellas vinculadas a nuestro cerebro. Cuando entendamos con claridad, y a nivel molecular, cómo es el proceso completo de la sinapsis neuronal, podremos pensar en tratarla con objetivos médicos”, determinó el científico.

Serafín, la supercomputadora argentina empleada en la investigación

La descripción de este mecanismo fue completamente desarrollada en el IHEM usando la supercomputadora argentina Serafín, del Centro de Computación de Alto Desempeño (CCAD) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC). “En Argentina, tenemos la suerte infinita de tener el Centro de Computación de Alto Desempeño que inauguró hace meses (en agosto de 2021) la supercomputadora Serafín en la Universidad Nacional de Córdoba. Esta supercomputadora está disponible para la comunidad científica y para los que trabajamos con estos tipos de ‘experimentos’ computacionales. Sin este recurso, no podríamos haber llevado a cabo esta investigación”, destacó Masone.

“Es necesario entender que la supercomputación es una disciplina transversal a muchas ciencias. En este caso, Serafín es la primera que se dedica exclusivamente a la comunidad científica, académica y empresarial de todo el país”, continuó.

A diferencia de los países desarrollados, Argentina nunca tuvo una supercomputadora real –si se la compara con el top de las 500 máquinas más poderosas del mundo–. Si bien Serafín representa un importante avance a nivel nacional, todavía queda mucha brecha con los grandes países pioneros en este tipo de tecnologías. “Lamentablemente, Argentina no está dentro del mapa de la supercomputación a nivel global, pero este avance fue fundamental para nuestra investigación y aseguro que habrá muchas más a nivel nacional”, finalizó el investigador.

Serafín por dentro

La supercomputadora Serafín toma el nombre de uno de los personajes creados por Roberto Fontanarrosa y que se publicó en la historieta Inodoro Pereyra. Esta máquina tiene una potencia y una capacidad para resolver 156 billones de operaciones por segundo (156 Tflops de potencia de cálculo). Es decir, tiene una potencia equivalente a 640 PC tradicionales y es 100 veces más rápida.

Serafín está compuesta por 60 nodos (o cerebros) de 32+32 núcleos (3840 en total). Como para entender estos datos, una PC moderna de medianas prestaciones tiene 6 núcleos y 8 GB de memoria RAM; por ende, esta supercomputadora es 640 veces más potentes y solo es superada en nuestro país por la supercomputadora que tiene el Servicio Meteorológico Nacional, con 200 teraflops.

Serafín (que, según las estimaciones, tenía apenas el 8,2 % de la potencia de cálculo de la menos potente entre las TOP500 del mundo en el momento de entrar en producción) costó 380 000 dólares.

En este escenario, Serafín será un puente hacia el desarrollo de un abanico amplísimo de disciplinas, dado que tiene potencial vinculado a la física de los materiales, la astronomía, la resolución de problemas o generar modelos matemáticos, trabajar en la investigación de fármacos, hacer cálculos de aerodinámica y desarrollos de aprendizaje automático e inteligencia artificial, entre otros.

Fuente: Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba)

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