Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

Помогать науке можно играя


«Фолдит», скриншот игры

«Фолдит», скриншот игры. Стрелочками показаны:
Свойства белковой цепи: 1 — слишком близко расположенные атомы; 2 — водородная связь; 3 — гидрофобный аминокислотный остаток; поскольку он не защищен (то есть не спрятан внутрь молекулы белка), на нём «висит» желтая капелька; 4 — гидрофильный аминокислотный остаток; 5 — сегмент белкового «хребта» (то есть основной цепи), имеющий повышенную энергию и поэтому выделенный красным.
Рабочие инструменты игрока: 6 — «резинки», с помощью которых игроки могут управлять автоматическими инструментами; 7 — «замораживание» белкового «хребта», сохраняющее данный участок неизменным при изменениях других областей белка.
Интерфейс игры: 8 — панель, на которой показан текущий статус игрока, включая количество заработанных очков; 9 — список лучших игроков-одиночек и лучших команд; 10 — панель дополнительных инструментов и опций; 11 — чат для общения с другими игроками; 12 — «кулинарная книга» для создания новых автоматических инструментов, или «рецептов», по работе с белком.

Недавно группа американских исследователей создала полезную онлайн-игру под названием «Фолдит» (Foldit — «сложи это»). Играя в нее, вы можете помочь научному прогрессу, причем участвовать могут не только дипломированные специалисты, но и простые смертные. Вам предлагается решить одну из самых важных, обширных и нудных задач в биологии — определить правильную конформацию белка по его первичной последовательности. Но в игре от нудности не осталось и следа. На экране — разноцветная цепочка, которую надо сложить по определенным правилам. За верное решение начисляются очки, у каждого игрока есть собственный рейтинг. Можно объединяться в группы и решать задачи сообща — и при этом двигать биологию вперед.

Как известно, белок в своем первичном, «раскрученном», состоянии, — это просто линейная цепочка аминокислот. Каждая аминокислота в этой цепочке обладает определенными свойствами — она может быть гидрофильной или гидрофобной, положительно или отрицательно заряженной, и так далее.

В зависимости от этих своих свойств аминокислоты начинают взаимодействовать. Гидрофобные аминокислотные остатки слипаются друг с другом и прячутся внутрь белковой молекулы, где нет воды. Гидрофильные же остатки торчат наружу, ведь содержащаяся в цитоплазме вода им ни капельки не страшна. Противоположно заряженные аминокислоты притягиваются, а одинаково заряженные — отталкиваются. Там, где это возможно, между аминокислотами возникают дисульфидные мостики и водородные связи.

В результате всех этих взаимодействий белковая цепочка начинает изгибаться и сворачиваться, пока, наконец, не достигнет такой конформации, на которую «согласны» все содержащиеся в ней аминокислоты. В этом состоянии внутренняя энергия молекулы белка минимальна.

Казалось бы, нет ничего проще, чем высчитать, какую конформацию примет белок, исходя из его аминокислотной последовательности. Но не тут-то было! Одна-единственная возможная конформация существует только для совсем коротеньких и простых белков. Чем белок длиннее, тем больше различных конформаций он может принять, но только одна из них будет верной. И в результате бедный ученый остается один на один с длиннющей аминокислотной последовательностью, которая может сложиться десятью разными способами.

Конечно, существует специальная программа под названием «Розетта», которая высчитывает правильную конформацию белка исходя из его аминокислотной последовательности (или, наоборот, подбирая оптимальную последовательность под структуру искусственно синтезируемого белка). Но — увы! — и «Розетта» совершает ошибки. Судя по всему, компьютер зачастую просто не может вычислить верную структуру белка, потому что для этого необходимы человеческое пространственное мышление и интуиция.

Большая группа американских ученых решила подойти к проблеме с другой стороны и превратить занудную и просто неохватную задачу (ведь белков — десятки и сотни тысяч) в интересную игру.

Пазл, в котором необходимо вначале «расплести» белковую цепочку, а потом сложить ее правильно. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature
Пазл, в котором необходимо вначале «расплести» белковую цепочку, а потом сложить ее правильно. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Условия игры просты: дается аминокислотная последовательность и игрок крутит и вертит ее до тех пор, пока она не приобретет оптимальную трехмерную структуру. Чтобы ввести в курс дела новичков, есть несколько тренировочных задачек-пазлов, решая которые, можно разобраться в основах игры. Чтобы подогреть активность участников, разработчики создали рейтинг лучших игроков (причем, как оказалось, некоторые из лучших игроков профессионально занимались биохимией). Кроме того, решать пазл можно не только в одиночку, но и целой командой.

Как оказалось, люди нередко справлялись с предложенным пазлом лучше, чем «Розетта» — особенно тогда, когда для достижения правильной конформации нужно было вначале слегка распутать белковую цепочку, в результате чего ее энергия повышалась. Программа в таких случаях заходила в тупик и выдавала неправильное решение, поскольку в нее было «забито», что повышение энергии — вещь нежелательная. Однако для людей это не было проблемой, поскольку они понимали, что после того, как они повернут цепочку желаемым образом, ее энергия снова понизится. К тому же, каждый человек применял свою уникальную тактику для решения задач, а программа всё время действовала однотипно.

Слепой тест показал, что из десяти предложенных пазлов люди справились с задачей лучше, чем «Розетта», в пяти случаях, в двух случаях победил компьютер, а три случая можно назвать ничьей. Разработчики полагают, что идеальным вариантом было бы комбинировать «Фолдит» и «Розетту», чтобы людям не пришлось возиться с первоначальной укладкой белковой цепи, которую может хорошо выполнить компьютер, а приниматься за дело только тогда, когда для дальнейшего складывания белка потребуется человеческий взгляд.

Источник: Seth Cooper, Firas Khatib, Adrien Treuille, Janos Barbero, Jeehyung Lee, Michael Beenen, Andrew Leaver-Fay, David Baker, Zoran Popović & Foldit players. Predicting protein structures with a multiplayer online game // Nature. 2010 V. 466. P. 756–760.

Сайт игры: fold.it/portal. Чтобы начать играть, надо зарегистрироваться и поставить на компьютере специальную программу. О том, как всё это сделать, написано здесь.

Вера Башмакова


Комментарии (22)



Последние новости: Молекулярная биологияИнформационные технологииВера Башмакова

24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
09.10
Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2016
15.09
Разработан метод пространственной визуализации транскрипции генов
26.08
Расшифрована структура комплекса I дыхательной цепи митохондрий быка
12.08
ПК обогнал суперкомпьютеры в решении задачи трехчастичного рассеяния
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
12.04
Рибоза и другие сахара могут синтезироваться в частицах межзвездного льда под действием ультрафиолетового излучения
01.04
Ботаники вырастили опаловые цветы
19.02
Протеинкиназа М-дзета «закрыта»?
12.01
Локализацию метастазов определяют интегрины опухолевых экзосом

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия