Перевод   на   BOINC.RU

Что такое Predictor@home?

Predictor@home - всемирный общественный эксперимент и попытка использования распределенных ресурсов добровольцев Интернета, для создания суперкомпьютера, способного предсказать структуру белка из последовательности протеинов. Наша работа нацелена на испытание и оценку новых алгоритмов и методов предсказания структуры белка. Мы недавно выполнили такие тесты в контексте Шестого Двухлетнего эксперимента CASP (Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction - Критическая Оценка Методов Предсказания Структуры Белка) , и теперь хотим продолжить их развитие и проверить применение к реальным биологическим задачам. Наша цель состоит в том, чтобы использовать эти подходы совместно с огромной вычислительной мощностью, которая может быть задействована посредством Интернет и добровольцев (Вас!) во всем мире, чтобы собрать средство решения важных биомедицинских вопросов  связанных с поражениями белков.

Для чего предсказывают структуру белка?

Связь между структурой белка [трехмерным расположением химических возможных конструкций, которые составляют природный набор из 20 аминокислот, и являются основой для всей химических процессов в живых организмах] и последовательностью белка [одномерном выражении химического разнообразия молекулярной организации  Природы, выраженной в индивидуальных генах, составляющих геном], остается одной из главных текущих проблем для физиков, химиков, биологов и специалистов по информатике и программированию . Эта проблема является особенно важной в результате наших недавних успехов в методологиях объяснения все генов всех организмов, включая человеческий геном, идентификации взаимосвязи этих генов в управлении клеточными процессами  в клеточных сетях, и выявлении связи между трехмерной структурой белка и ее биохимической функцией.

Ученые, изучающие молекулы, сделали существенные успехи в решении к этих проблем через развитие фундаментальных теорий, которые описывают отношения между химическим разнообразием последовательностей белка и картиной (пейзажем) энергии, продиктованной этим разнообразием. Теория энергетической картины не только описывает структуру  для рационализации и предсказания существующих и новых экспериментов, но и для развития вычислительных алгоритмов, для предсказания структуры неизвестных белков, основанных только на их последовательности. Эта деятельность, известная как предсказание структуры белка, является теперь активной областью исследования, которая объединяет ученых областей знания  от физики до информатики и биологии. Цель этой деятельности состоит в том, чтобы развить, проверить и применить методы, позволяющие непосредственно связать последовательности белка с их трехмерной структурой.

Сколько будут продолжаться попытки предсказания структуры белка?

Инициатива предсказания структуры белка теперь широко распространена повсюду среди сообщества биофизических ученых; однако, работа в этой области является очень сложной и в вычислительном отношении очень интенсивной. Для помощи в развитии усилий по оценке предсказаний и критического обзора этой отрасли , организация, известная как Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction  (CASP) [Вы можете узнать больше о том, кто предсказывает структуры белка, об организации CASP и ее истории, и последних достижениях отрасли, посещая вебсайт CASP в http://predictioncenter.llnl.gov/casp6] была создана приблизительно двенадцать лет назад. Задачей этих усилий должно быть предоставление контрольных последовательностей (для "слепого" предсказания структуры белка из последовательностей) для сообщества предсказателей структуры белка на основе двухлетних периодов, а также служить базой для обозрения сообщества и обсуждения прогресса в методах предсказания структуры. Мы недавно начали 6-ую двухлетнюю CASP "тренировку", многие из нас работающие в этой области рассматривают ее как соревнование, чтобы продвинуть наши лучшие методы предсказания. Это соревнование обычно продолжается 3-4 месяца вызывая ошеломительное умственное (и электронное) напряжение в течение лета (с май по сентябрь, обычно)  для точного предсказания 50-70 неизвестных структур белка. Результаты предсказателей будут проанализированы после опубликования структур  и оценки предсказаний на собрании CASP, проходящем после "сезона предсказания".

В чем сущность нашей деятельности по предсказанию?

Мы собрали команду ученых, чтобы исследовать различные аспекты предсказания структуры белка в предыдущих двух упражнениях CASP и для вновь продолжающегося эксперимента. В прошлом мы сосредоточили наши усилия на решении основных алгоритмических и/или научным вопросов, связанных с предсказанием структуры белка, и направили наши усилия в течение тех периодов предсказания к испытанию гипотез, касающихся природы проблемы предсказания. Одной из тем, которая присутствовала в каждом из этих испытаний, было уточнение значения вычислительного осуществления выборки конфигураций белка в поиске правильной, функционально уместной, структуры.

В течение "сезона" CASP 2004 года мы сосредоточились непосредственно на вопросе о конформационном осуществлении выборки, и можем ли мы, с помощью усиления наших более ранних методов и алгоритмов добавлением большей вычислительной мощности, значительно улучшить нашу способность предсказания структуры белка. Чтобы достичь этой цели, мы собрали "суперкомпьютер предсказания структуры" основанный на добровольных ресурсах (неиспользованные компьютерные циклы на ваших домашних компьютерах) и распределили вычисление, используя Интернет. Наше приглашение мировой общественности обратиться к фундаментальным проблемам предсказания (Predictor@home) структуры белка похоже на другие проекты поиска, например, новых лекарств от СПИДа (FightAIDS@home), поиск внеземных сигналов (SETI@home) и исследование физических процессов свертывания белка (Folding@home). Чтобы достичь этих важных целей, предсказания структуры белка, чтобы обеспечить связи и цели к новым обработкам болезни, мы нуждаемся в вашем участии!

В чем отличие Predictor@Home от Folding@Home, хотя они занимаются похожими вопросами?

Предсказание структуры белка начинается с определения последовательности аминокислот и попыток предсказать свертываемость, функционирование, форму белка или априорно, то есть, в отсутствии детального структурного знания, или по соответствию  другим известным, но не идентичным, белкам. В случае априорного фолдинга, это - поиск вслепую, основанный только на одной последовательности. Гомологическое моделирование сначала идентифицирует другие белки известной структуры с некоторым уровнем идентичности последовательности к неизвестной структуре и затем строит предсказание для неизвестного белка по соответствию. Оба подхода используют методы многоуровневой оптимизации, чтобы идентифицировать самые благоприятные структурные модели и очень удобны для распределенных вычислений. Predictor@Home - первый проект этого типа использующий распределенные вычисления для предсказания структуры. Предсказание структуры неизвестного белка - важная проблема в предоставлении возможности разработки структурных препаратов для лечения новых и существующих болезней.

Исследования свертывания белка и характеристик процесса свертывания белка основаны на знании конечной свернутой структуры белка (в Природе) и стремится понимать процесс свертывания, начинающегося с развернутой цепи белка. Конечная точка этих исследований - сравнение с родным белком (в природе). Анализ процесса свертывания также - важный результат, позволяющий белковой теории свертывания делать прямые связи с экспериментальными данными этого процесса. Проект Folding@Home использовал распределенные вычисления для изучения процесса свертывания. Понимание процесса свертывания имеет значение в понимании происхождения болезней, которые являются результатом неправильного свертывания белка, типа Болезни Альцгеймера и коровьего бешенства.

Оба подхода исследуют структуру белка и свертывание, но с различными целями.




Перевод команды " Russia Team "
Copyright © 2006 The Scripps Research Institute