Rosetta@home - Tajomstvo bielkovín

Proteíny sa sťahujú k nám domov

Teraz prejdem k tomu ako aj Vy môžete pri tomto pomôcť a byť priamo zapojený vo výskume. V súčastnosti potrebujeme v prvom rade poznať tvar a funkcie proteínov, to zistíme na základe primárnej štruktúry, ktorá sa premietne do konečnej priestorovej a stabilnej terciárnej/kvartérnej štruktúry. Človek pozná funkcie len obmedzeného množstva proteínov. Ale dokážeme si pomocou DNA proteín nasyntetizovať a pomocou známych interakcií nasimulovať tvar, teda aj virtuálne študovať ich funkciu a neskôr aj správanie sa v konkrétnych podmienkach za konkrétnej situácie. Vyrieši to problém, že pri podmienkach in vivo a in vitro je to veľmi obtiažné a prakticky nemožné priamo pozorovať chemické reakcie a presný tvar polymérov. Na druhej strane na nasimulovanie nejakého proteínu potrebujeme veľký počítačový výkon, to sme znova pri klasickom probléme: nedostatok financií na vytváranie a prevácku superpočítačov. Navyše k tomu, obtiažnosť simulácie geometricky narastá s veľkosťou proteínu, počtom AK v reťazci a veľkosťou systému. Čiže kde budeme simulovať? Na akých počítačoch? Je to síce beh na dlhé trate, ale musíme niekde niekde začať a vyštartovať aby sme podbehli bližšie k vytúženému cieľu.

Čo je prvoradou úlohou Rosetty? Zaoberá sa foldingom (modelovaním) proteínov do terciárnej štruktúry a spájaním podjednotiek do kvartérnej štruktúry spôsobom opísaním v prvej časti článku. Ako východiskové údaje stačia atómy nachádzajúce sa v reťazci AK, ostatné je len matematika väzieb. Vďaka bohu, že energiu každej konformácie nemusíme počítať ručne, na to máme projekty podobné Rosette. Takže celkovým modelovaním proteínu sa snažíme nájsť najstabilnejšiu možnú konformáciu na základe náhodného ohýbania reťazca a vyhodnocovaním energetického stavu. Inými slovami povedané stav s čo najnižšou vnútornou energiou. Teda po skončení budeme mať pred sebou proteín vhodný na ďalšie spracovanie a študovanie vedcami, ktorým takto pomôžeme dostať zhluk atómov do reálno-virtuálnej viditeľnej podoby. Už nie sú odkázaný na schematické pozorovania "priamo" "neviditeľného" proteínu v skúmavke. Dá sa aj simulovať vzťah k nejakým iónom (Zn²⁺) ako kofaktorom alebo aktivátorom enzýmu. Navyše Rosetta počtárom vizuálne ukáže screen, kde je ukázaná štruktúra pre ktorú sa v tom momente počíta energetický stav. Názorné ukážky:

Program nie je dokonalý, však ho písal človek, ale rosetta sa stále zdokonaľuje čo značne urýchľuje a tvorí korektné výsledky. Aj preto sa berú do úvahy konformácie vytvorené viacerými programami. Po tomto procese je hotový proteín uložený do databanky, voľne prístupnej vedcom, vlastne aj nám. A celkový výkon? U Rosetty to činí 86 TeraFLOPS a systém BOINC produkuje 1,3 PetaFLOPS, teda 1 300 TeraFLOPS (26. 01. 2009). Nasimulované proteíny, ktoré sa zúčasnili súťaže CASP8 sú prístupne Tu, tam môžete pozrieť aktuálne nasimulované proteíny (nielen Rosetty ale aj iných techník a spôsobov modelovania).

© by OŠO, Miloš Laššák