Вот вы присоединились к проекту Rosetta@home, и ваш компьютер начал что-то считать. Информация о том, как абстрактные гигафлопсы конвертируются в практические результаты, можно получить из названия задания (workunit в BOINC-терминологии).
0. Выцепляем информацию из задачи
Если вы не считаете протеины, то можете сразу перейти к разделу 1
Скорее всего, интерфейс BOINC установлен в упрощённый вид. Тогда потребуется показать графику:
Видите длинную строку?
foldit_2008899_0002_00_asym_dock_SAVE_ALL_OUT_900522_2373
Это и есть имя задания.
В полном виде его видно как один из столбцов в списке задач:
Также свои задания можно посмотреть в личном кабинете:
А теперь собственно к их разновидностям!
1. RosettaDesign
❔ Как определить: содержит слово design в названии задачи
Этот проект решает основную для Института дизайна протеинов задачу — ищет аминокислотные последовательности с наименьшей энергией для заданных белковых структур.
То есть вместо того, чтобы предсказывать свойства белков по их аминокислотным последовательностям, мы можем создавать протеины с заданными свойствами, аналогов которым в природе не существует!
💊 Уже создан «с нуля» протеин, обладающий противоопухолевыми свойствами (аналог IL-2 с гораздо меньшими побочными эффектами).
☣️ Разработаны 20 000 пептидов с потенциальным противовирусным (как от обычной простуды, так и от вызывающего рак вируса Эпштейна-Барра) и противотоксинным действием.
🧠 Были определены участки протеинов, ответственные за образование амилоидных бляшки при болезни Альцгеймера.
💉 Получена потенциальная вакцина от респираторно-синцитиального вируса, которым переболевает каждый ребёнок в возрасте до 3 лет.
Ценители биоинженерии могут найти множество других восхитительных протеинов, созданных с помощью Rosetta@home. А те, кто имеют соответствующие навыки, могут загрузить своё задание на находящийся в свободном доступе сервер RosettaDesign!
Больше про задачи, которые может решить проект, сказано в видео TED (есть русские субтитры):
⚠️ Обратите внимание на задания, имеющие COVID-19 в своём названии: выполняя их, вы помогаете в борьбе с коронавирусом. Около 35 учёных учёных из Института дизайна протеинов работают над созданием вакцины, лекарства и средств диагностики, а также над разработкой методологии.
2. Foldit
❔ Как определить: содержит слово foldit в названии задачи
Играя в Foldit, волонтёры не только сворачивают уже существующие белки, но и разрабатывают новые многообещающие протеины!
Но чтобы понять, есть ли смысл синтезировать новый белок, его сначала проверяют с помощью Rosetta@home. Если он сворачивается так же, как и предсказал игрок, его произведут и протестируют в Институте дизайна протеинов.
💊 Команда Foldit отобрала 99 перспективных дизайнов белков, способных связываться с S-протеином вируса SARS-CoV-2. Их протестируют вместе с теми, которые были разработаны с помощью RosettaDesign, чтобы создать противовирусное лекарство.
А в 2011 году игроки смогли вычислить структуру фермента, который ВИЧ использует для репликации. При этом спектр задач проекта не ограничивается медициной: игроки могут решать биоинженерные задачи совершенно разного назначения.
Стоит отметить, что проект Foldit гораздо более публичный, чем Rosetta@home и, наверное, даже Folding@home: их команда регулярно публикует отчёты о сделанном в Twitter и своём блоге, а также проводит сессии вопросов-ответов на Reddit и в Discord.
3. RosettaDock
❔ Как определить: содержит слово dock в названии задачи
В рамках этого проекта рассчитывается взаимодействие комплекса протеин-протеин, что очень важно для создания лекарства от рака:
Некоторые белки часто находят в аномально больших количествах на поверхности раковых клеток. Мы начали моделировать маленькие протеины, которые потенциально способны прочно связываться с такими маркерами опухолей. Если мы добьёмся успеха, наши партнёры проверят созданные протеины на способность наводить противораковые средства прямо к опухоли.
— Дэвид Бейкер, директор Института дизайна протеинов
Другое применение докинга — "наноклетки", которые могут быть использованы для доставки лекарств и производства биотоплива.
Метод RosettaDock уже применялся для моделирования взаимодействия между протеинами токсина сибирской язвы и антител с белками вируса герпеса HSV-1.
Точность этого метода достаточно высокая, так как при расчёте учитывается влияние каждого атома.
4. Robetta (Rosetta Beta)
❔ Как определить: содержит слово robetta или префикс rb_ в названии задачи
Робетта — это общедоступный сервер, позволяющий любому желающему определить трёхмерную структуру белка, имея лишь последовательность аминокислот.
Согласно данным CAMEO, предсказания точны на 69%, а ждать их приходится в среднем полтора дня, при этом исследователь имеет доступ к тонкой настройке процесса фолдинга.
Robetta использует три подхода:
- AB (ab initio) — протеин сворачивается с нуля. Метод не подходит для белков длиннее 150 аминокислотных оснований.
- CM (comparative modeling) — если в банке данных протеинов имеется белок, который похож на вычисляемый, то он берётся за основу. Это позволяет получать более точные предсказания за меньшее время.
- Predict domains — протеин разбивается на фрагменты, каждый из которых вычисляется отдельно. Этот метод является наиболее затратным в плане времени и вычислительных ресурсов.
😷 Именно с помощью Robetta были посчитаны коронавирусные протеины задолго до того, как их структуру стало возможным определить экспериментальным путём.
Заключение
Вот и всё, что касается каких-то специфических заданий Rosetta@home. Остальные задания сводятся к сворачиванию протеинов самого широкого профиля. Чтобы представить сложность этой задачи, обратимся к комиксу xkcd:
Помните: вклад даже со слабых устройств очень ценен для науки! Чем больше вычислительных мощностей будут иметь проекты, тем больше продвинутся наука и технологии, и тем лучше будет для человечества.
