Двадцать лет назад ученые из Стенфордского университета запустили Folding@Home — проект распределенных вычислений с компьютерным моделированием свертывания белковых молекул, которое теперь призвано помочь борьбе с коронавирусом (с помощью всех желающих).
Ученые уже изучили белковую структуру вируса Эбола, а теперь взялись и за коронавирус. Подробности описал Грег Боумен (Greg Bowman), публикуем перевод его статьи.
Folding@Home моделирует перемещение белков COVID-19 для поиска новых лекарств
Белки — это механизмы из молекул, выполняющие многие жизненно важные функции. Они распознают окружающую среду (например, вкус и запах), работают (сокращение мышц и расщепление пищи) и играют структурирующую роль (волосы). Белки состоят из линейной цепи химических веществ под названием аминокислоты, которые во многих случаях спонтанно собираются в компактные функциональные структуры. Как и во всех механизмах, расположение и перемещение компонентов белка определяет его функцию. В этом случае компонентами являются атомы.
Вирусы тоже обладают белками, которые они используют для подавления нашей иммунной системы и репродукции.
Чтобы победить коронавирус, мы хотим понять, как работают белки в вирусе и какую терапию нужно разработать
Существует много экспериментальных методов определения белковых структур. Чрезвычайно мощные, они показывают только один снимок обычной формы белка. Но у белков множество движущихся частей, поэтому мы хотим увидеть их в движении. Структуры, которые мы не фиксируем опытным путем, могут быть ключом к открытию новых средств терапии.
Используем американский футбол в качестве иллюстрации экспериментального метода. Его результат похож на то, как если бы вы могли видеть только игроков, на мгновение выстроившихся в очередь при разыгрывании мяча (единственное расположение, в котором футболисты проводят больше всего времени, конечно же), и не видели остальную игру.
Наша специализация заключается в использовании компьютерного моделирования для изучения движущихся частей белков. Наблюдение за тем, как атомы в белке перемещаются относительно друг друга, важно, потому что оно показывает ценную информацию, недоступную никакими другими способами.
Взяв данные экспериментов в качестве отправной точки, мы можем смоделировать движение всех атомов в белке, и увидеть «игру» целиком. Полученное видео похоже на полную запись футбольного матча, которую нельзя было получить опытным путем. Видео прокручивается в ускоренном темпе.
Эти результаты могут открыть для терапии новые возможности. Например, в нашем недавнем исследовании мы смоделировали белок вируса Эбола, который, как обычно считается, невозможно разрушить при помощи лекарств. Снимки, полученные в ходе экспериментов, показывали, что структуры белка не имели мест («кармашков» между атомами) для ввода лекарственных средств.
Моделирование же позволило обнаружить «альтернативную» структуру, в которой это сделать оказалось возможным. Примечательно, что потом мы провели эксперименты, которые подтвердили наш компьютерный прогноз. Сейчас мы ищем соответствующие лекарства.
Анимация показывает не каждый атом отдельно, а демонстрирует линейную цепочку аминокислот (химических веществ), из которых состоит белок.
Таким же образом мы хотим исследовать коронавирус, и вы можете помочь!
Загрузка Folding@home и участие в моделировании — это ваш главный способ внести свой вклад. Расчеты огромны, содействие каждого важно. Моделирование, которое вы запускаете, похоже на покупку лотерейного билета. Чем больше билетов мы купим, тем выше наши шансы сорвать джекпот. В норме ваш компьютер не будет бездействовать, но появилось столько энтузиастов в связи с нашей работой с COVID-19, что иногда, когда мы спешим настраивать больше симуляций, ваши устройства будут простаивать.
Пожалуйста, наберитесь терпения! Предстоит сделать множество ценных научных исследований, и мы работаем так быстро, как только можем.
Роскомсвобода - общественная организация. Мы защищаем цифровые права граждан, пропагандируем идеи свободы информации, недопустимости государственной цензуры и вмешательства в частную жизнь.
Вы всегда можете поддержать нашу деятельность. Пожертвования позволяют нам противостоять неадекватным законодательным
инициативам и защитить пользователей от агрессивного правоприменения.