niagara.jpg

2014-05-10

Допомагайте науці граючи

4.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.50 (1 голос)

fold.it

Нещодавно група американських дослідників створила корисну онлайн-гру під назвою «Фолдіт» (Foldit - «Склади це»). Граючи в неї, Ви можете допомогти науковому прогресу, причому брати участь можуть не тільки дипломовані фахівці, а й прості смертні. Вам пропонується вирішити одну з найважливіших, обширних і нудних завдань у біології - визначити правильну конформацію білка за його первинною послідовністю. Але в грі від нудності не залишилося і сліду. На екрані - різнобарвний ланцюжок, який треба скласти за певними правилами. За правильне рішення нараховуються очки, у кожного гравця є власний рейтинг. Можна об'єднуватися в групи і вирішувати завдання спільно - і при цьому рухати біологію вперед.

Як відомо, білок у своєму первинному, «розкрученому», стані, - це просто лінійний ланцюжок амінокислот. Кожна амінокислота у цьому ланцюжку має певні властивості - вона може бути гідрофільною або гідрофобною, позитивно чи негативно зарядженою, і так далі.

Залежно від цих своїх властивостей амінокислоти починають взаємодіяти. Гідрофобні амінокислотні залишки злипаються один з одним і ховаються всередину білкової молекули, де немає води. Гідрофільні ж залишки стирчать назовні, адже вода, що міститься в цитоплазмі, їм ні крапельки не страшна. Протилежно заряджені амінокислоти притягаються, а однаково заряджені - відштовхуються. Там, де це можливо, між амінокислотами виникають дисульфідні містки і водневі зв'язки.

У результаті всіх цих взаємодій білковий ланцюжок починає згинатися і згортатися, поки, нарешті, не досягне такої конформації, на яку «згодні» всі амінокислоти, що містяться в ній. У цьому стані внутрішня енергія молекули білка мінімальна.

Здавалося б, немає нічого простішого, ніж вирахувати, яку конформацію займе білок, виходячи з його амінокислотної послідовності. Але не тут-то було! Одна-єдина можлива конформація існує тільки для зовсім коротеньких і простих білків. Чим довший білок, тим більше різних конформації він може прийняти, але тільки одна з них буде вірною. І в результаті бідний вчений залишається один на один з довжелезною амінокислотною послідовністю, яка може скластися десятьма різними способами.

Звичайно, існує спеціальна програма під назвою «Розетта», яка вираховує правильну конформацію білка виходячи з його амінокислотної послідовності (або, навпаки, підбираючи оптимальну послідовність під структуру штучно синтезованого білка). Але - на жаль! - і «Розетта» робить помилки. Судячи з усього, комп'ютер найчастіше просто не може вирахувати вірну структуру білка, тому що для цього необхідні людські просторове мислення та інтуїція.

Велика група американських вчених вирішила підійти до проблеми з іншого боку і перетворити нудне і просто неохватне завдання (адже білків - десятки і сотні тисяч) у цікаву гру.

Умови гри прості: дається амінокислотна послідовність і гравець крутить і крутить її доти, поки вона не набуде оптимальної тривимірної структури. Щоб ввести в курс справи новачків, є кілька тренувальних задачок-пазлів, вирішуючи які, можна розібратися в основах гри. Щоб підігріти активність учасників, розробники створили рейтинг кращих гравців (причому, як виявилося, деякі з кращих гравців професійно займалися біохімією). Крім того, вирішувати пазл можна не тільки поодинці, а й цілою командою.

Як виявилося, люди нерідко справлялися із запропонованим пазлом краще, ніж «Розетта» - особливо тоді, коли для досягнення правильної конформації потрібно було спочатку злегка розплутати білковий ланцюжок, в результаті чого його енергія підвищувалася. Програма в таких випадках заходила в глухий кут і видавала неправильне рішення, оскільки в неї було «забито», що підвищення енергії - річ небажана. Однак для людей це не було проблемою, оскільки вони розуміли, що після того, як вони повернуть ланцюжок бажаним чином, його енергія знову знизиться. До того ж, кожна людина застосовувала свою унікальну тактику для вирішення завдань, а програма весь час діяла однотипно.

Сліпий тест показав, що з десяти запропонованих пазлів люди впоралися із завданням краще, ніж «Розетта», в п'яти випадках, у двох випадках переміг комп'ютер, а три випадки можна назвати нічиєю. Розробники вважають, що ідеальним варіантом було б комбінувати «Фолдіт» і «Розетта», щоб людям не довелося возитися з початковим укладанням білкового ланцюга, яке може добре виконати комп'ютер, а братися за справу лише тоді, коли для подальшого складання білка потрібен людський погляд.

За матеріалами fold.it.

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus