Los jugadores han resuelto la estructura de una enzima retrovirus cuya configuración ha dejado perplejos a los científicos durante más de una década. Los jugadores lograron su descubrimiento por jugar Foldit, un juego en línea que permite a los jugadores colaboran y compiten en la predicción de la estructura de las moléculas de proteína.
Después de los científicos fracasado en repetidas ocasiones para armar la estructura de una enzima proteína-corte de un virus como el SIDA, que llamó a los jugadores Foldit. Los científicos desafió a los jugadores para producir un modelo exacto de la enzima. Lo hicieron en sólo tres semanas.
Esta clase de enzimas, llamadas proteasas retrovirales, tiene un papel fundamental en la forma en que el virus del SIDA madura y prolifera. Una intensa investigación en curso para tratar de encontrar medicamentos contra el SIDA que pueden bloquear estas enzimas, pero los esfuerzos fueron obstaculizados por no saber exactamente lo que la molécula de proteasa retroviral parece.
Dr. Firas Khatib fue uno de los biólogos de la Universidad de Washington proteína que aprovechó los conocimientos científicos el descubrimiento de los jugadores Foldit.
"Queríamos ver si la intuición humana podría tener éxito donde habían fracasado los métodos automatizados", dijo Firas Khatib, de la Universidad de Washington, Departamento de Bioquímica.Khatib es un investigador en el laboratorio de estructura de la proteína del Dr. David Baker, profesor de bioquímica.
Sorprendentemente, los modelos generados por los jugadores lo suficientemente bueno para los investigadores a refinar y, en pocos días, determinar la estructura de la enzima. Igualmente sorprendente, la superficie de la molécula se destacó como objetivos probables de los medicamentos que de-activo de la enzima.
"Estas características proporcionan excelentes oportunidades para el diseño de fármacos antirretrovirales, incluyendo medicamentos para el sida", escribieron los autores de un artículo que aparece en 18 de septiembre enla naturaleza Structural & Molecular Biology . Los científicos y los jugadores aparecen como co-autores.
Esta es la primera vez que los investigadores son conscientes de que los jugadores de resolver un problema científico de larga data.
Veces-que fue creado por científicos de la computación en la Universidad de Washington Centro para la Ciencia del juego en colaboración con el laboratorio de Baker.
"El objetivo del Centro de Ciencias de la Universidad de Wisconsin juego", dijo el director Dr. Zoran Popovic, profesor asociado de ciencias de la computación y la ingeniería, "es resolver los problemas difíciles de la ciencia y la educación que en la actualidad no puede ser resuelto por cualquiera de las personas o equipos independientes."
La solución de la estructura de la enzima del virus, dijeron los investigadores ", indica la potencia de los juegos de computadora en línea para canalizar la intuición humana y tridimensional de patrones capaces de resolver difíciles problemas científicos."
Los jugadores vienen de todos los ámbitos de la vida. Los grifos del juego a sus 3-D las habilidades espaciales para girar las cadenas de aminoácidos en el ciberespacio. Los jugadores comienzan en el nivel básico, "Un pequeño choque", continúe con "Swing It Around" y paso por delante hasta llegar a "Inversión de la banda de goma."
Herramientas de manipulación directa, así como la ayuda de un programa informático llamado Rosetta, alentar a los participantes para configurar gráficos en un modelo de la proteína funcional. Equipos de enviar sus respuestas, y los investigadores UW mejorar constantemente el diseño del juego y sus enigmas a través del análisis de los jugadores estrategias para resolver problemas.
Obtener la forma y deforman de proteínas contribuye a la investigación sobre las causas y las curas para el cáncer, las inmunodeficiencias de Alzheimer y una serie de otros trastornos, así como a la labor ambiental de los biocombustibles.
Refiriéndose al informe de esta semana de la solución molécula de los jugadores en línea de apertura de nuevas vías para la investigación de fármacos anti-virales, Carter Kimsey, director del programa Nacional de División de Ciencias de la Fundación de la infraestructura biológica, observó: "Después de este descubrimiento, los jóvenes no le importe hacer su tarea de ciencias. Este es un enfoque innovador para conseguir los humanos y los modelos de computadora para 'aprender unos de otros en tiempo real. "
Los investigadores señalaron que se ha prestado mucha atención a las posibilidades de crowd-sourcing y el juego jugando en el descubrimiento científico. Sus resultados indican el potencial para la integración de los juegos de video en línea en el mundo real la ciencia.
El Dr. Seth Cooper, del Departamento de Informática de la Universidad de Washington Ciencia e Ingeniería, es co-creador de Foldit y su diseñador jefe y promotor. Estudia humano-computadora métodos de exploración y la evolución conjunta de los juegos y los jugadores.
Una captura de pantalla del "virus del mono proteína sin resolver" rompecabezas Foldit, destacando la herramienta de alineación utilizada por los jugadores Foldit para combinar las regiones de múltiples modelos en una estructura híbrida única. Los jugadores en línea se le ocurrió una predicción lo suficientemente precisa para resolver la estructura cristalina de la M-PMV de la proteasa retroviral por reemplazo molecular.
"La gente tiene habilidades de razonamiento espacial, las computadoras no son algo bueno aún", dijo Cooper. "Los juegos ofrecen un marco para reunir a los puntos fuertes de los ordenadores y los seres humanos. Los resultados muestran el papel de esta semana que el juego, la ciencia y la computación pueden combinarse para hacer que los avances que antes no eran posibles".
Los juegos como Foldit están evolucionando.Para reconstruir la estructura de la enzima retrovirus, dijo Cooper, los jugadores utilizan una nueva herramienta de alineación por primera vez para copiar partes de las moléculas de conocer y probar su ajuste en un modelo incompleto.
"El ingenio de los jugadores", dijo Khatib, "es una fuerza formidable que, bien dirigido, se puede utilizar para resolver una amplia gama de problemas científicos.
De acuerdo con Popovic, "Foldit muestra que un juego puede a su vez los novatos en expertos en la materia capaces de producir la primera clase de descubrimientos científicos. Actualmente estamos aplicando el mismo método para cambiar la forma en que se enseña matemáticas y ciencias en la escuela."
Los otros científicos involucrados en este proyecto fueron Frank DiMaio y James Thompson, ambos del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Washington, y Maciej Kazmierczyk, Gilski Miroslaw, Krzywda Szymon, Zabranska Helena, y Jaskolski Mariusz, todos de la Facultad de Química de la Universidad de A. Mickiewicz Pichova en Poznan, Polonia, y el Iva de la Academia de Ciencias de la República Checa, Praga.
El proyecto fue apoyado por el Centro de la Universidad de Washington para el Juego Ciencia, los EE.UU. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), los EE.UU. National Science Foundation, el Instituto Médico Howard Hughes, y Microsoft Corp.
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