PROTEIN INSIDER⁠⁠

Предлагаю вашему вниманию проект Boinc Rosetta@home.

Создать проект на платформе BOINC может любой желающий — вся платформа BOINC изначально разрабатывалась в рамках LGPL, поэтому любой может ознакомиться с исходными текстами. В основном этим занимаются различные университеты и научные центры для решения задач, требующих больших вычислительных ресурсов, но не имеющих необходимых материальных средств для покупки суперкомпьютеров, либо мощностей современных суперкомпьютеров недостаточно для решения поставленной задачи.

BOINC разработан командой во главе с Дэвидом Андерсоном (David Pope Anderson), возглавляющим также SETI@home, из Space Sciences Laboratory Калифорнийского университета в Беркли. На 26 апреля 2013 года BOINC представляет собой распределённую сеть из более чем 1 200 000 активных компьютеров (хостов) со средней производительностью всей сети около 8,5 петафлопс[1]. Национальный научный фонд США в 2002 и 2005 годах отметил заслуги разработчиков, трижды награждая BOINC: SCI/0221529[2], SCI/0438443[3] и SCI/0721124[4].

Платформа работает на различных операционных системах, включая Microsoft Windows и варианты юниксоподобных GNU/Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris, Mac OS X и Android. BOINC распространяется под лицензией GNU Lesser General Public License, как свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом.

Клиент BOINC использует только свободные ресурсы компьютера, по этому клиент не будет мешать вашей работе или играть в игры.

Rosetta@home нуждается в вашей помощи, чтобы определить 3-хмерные формы белков в исследовании, которое может в конечном счете привести к обнаружению лекарств для некоторых главных человеческих болезней. Запуская программу Розетта на вашем компьютере в то время, когда он Вам не нужен, Вы тем самым поможете нам ускорить и расширить наше исследование такими способами, которые мы, возможно, не стали бы даже пытаться использовать без вашей помощи. Вы также поможете нам в наших усилиях при проектировании новых белков, предназначенных для борьбы с такими болезнями как ВИЧ, малярия, рак или болезнь Альцгеймера

Что такое Розетта?

Розетта - это программа предсказания и проектирования структур белка.

Что такое белок?

Белок - это полимер аминокислот, который закодирован геном.

Что такое аминокислоты?

Аминокислоты - химические половины, которые формируют основные стандартные блоки белков. Есть 20 различных аминокислот, которые определены генетическим кодом. Эти 20 аминокислот попадают в различные группы, основанные на их химических свойствах: кислый или щелочной, гидрофильньный (водолюбивый) или гидрофобный (сальный).

Что делают белки?

Белки выполняют много существенных функций в клетках живущих организмов. Они копируют и поддерживают геном (ДНК), они помогают клеткам расти и делиться, и мешают им расти слишком сильно, они дают клетке его идентичность (т.е. печень, нейрон, и т.д.), они помогают клеткам общаться друг с другом. Белки, когда они мутируют или когда поражены токсинами, могут также вызвать болезни, типа рака или болезни Альцгеймера. Бактериальные и вирусные белки могут проникнуть в клетку и убить ее. Короче говоря, белки делают все.

Как белки выполняют все их различные функции?

Каждый белок сворачивается в уникальную 3-хмерную форму, или структуру. Эта структура определяет функцию белка. Например, белок, который расщепляет глюкозу так, что клетка может использовать энергию, сохраненную в сахаре, будет иметь форму, которая признает глюкозу и связывается с ней (как замок и ключ). Он будет иметь химически реактивные аминокислоты, которые будут реагировать с глюкозой и расщеплять ее, выпуская энергию.

Почему белки сворачиваются в уникальные структуры?

Было давно признано, что для большинства белков естественное состояние - в термодинамическом минимуме. Говоря по-русски, это означает, что уникальная форма белка - это самое устойчивое состояние, которое он может принять. Представьте шар в трубе - шар будет всегда катиться вниз к основанию трубы, потому что это - самое устойчивое состояние.

Какие силы определяют уникальную естественную (самую устойчивую) структуру белка?

Последовательности аминокислот достаточно, чтобы определить естественное состояние белка. На основании их различных химических свойств, некоторые аминокислоты притягиваются друг к другу (например, противоположно заряженные аминокислоты) и так связываются; другие аминокислоты попытаются избежать воды (потому что они являются сальными) и таким образом приведут белок в компактную форму, которая исключает воду из контакта с большинством аминокислот, которые "скрываются" в ядре этого компактного белка.

Почему настолько трудно определить естественную структуру белка?

Даже маленькие белки могут состоять из 100 аминокислот. Число потенциальных формирований, доступных даже для такого относительно маленького белка, является астрономическим, потому что есть очень много степеней свободы. Вычислить энергию каждого возможного состояния (таким образом мы можем выяснить, какое состояние является самым устойчивым) - в вычислительном отношении тяжелая проблема. Проблема растет по экспоненте с увеличением размера белка. Некоторые человеческие белки могут быть огромными (1000 аминокислот).

Итак, как Розетта приближается к этой проблеме?

Философия розетты заключается в том, чтобы использовать и понимание физических химических свойств различных типов взаимодействий аминокислот, и знание того, какие локальные формирования являются вероятными для коротких отрезков аминокислот в пределах белка, чтобы принять, ограничить место поиска, и оценить энергию различных возможных формирований. Пробуя достаточно много формирований, Розетта может найти самую низкую энергию, самую устойчивую естественную структуру белка.

Почему распределенные вычисления необходимы для структурного предсказания с помощью Розетты?

Во многих случаях, где естественная структура белка уже известна, мы заметили, что функция энергии Розетты может признать естественное состояние как более устойчивое, чем любое другое выбранное состояние. Начиная со случайного формирования, мы заметили, однако, что естественное состояние никогда не выбирается. Применяя больше вычислительных мощностей к проблеме, мы можем попробовать еще больше формирований, и можем попробовать различные стратегии поиска, чтобы увидеть, какая является самой эффективной.

https://boinc.bakerlab.org/rah_research.php Краткий обзор исследований.

https://boinc.berkeley.edu/ От куда скачать клиент BOINC 

https://boinc.bakerlab.org/rosetta/rah_about.php Информация о проекте, там вы можете узнать всё что вам интересно.