Геймърите предвиждат протеиновата структура по-добре от учените
Foldit интерфейс със структура YPL067C
Предсказването на структурата на протеин (конфигурацията в пространството, която приема неговата аминокиселинна последователност) е от фундаментално значение за медицината, биотехнологиите, биоинформатиката и теоретичната физика. В същото време сложният и отнемащ време процес на прогнозиране в съвременните условия е с ограничена точност - около 85 процента от моделите на кристалната структура на протеините, съдържащи се в базите данни, съдържат значителни грешки. Ето защо учените непрекъснато работят за подобряване на методите за прогнозиране, за да увеличат максимално тяхната точност. Напоследък има значително увеличение на интереса към използването на разпределени изчисления, машинно обучение и краудсорсинг платформи за тази цел.
Служители на университетите в Мичиган, Вашингтон, Масачузетс и Североизточния университет в Бостън проведоха състезание за предсказване на структурата на протеин от карта на електронната плътност, получена чрез рентгенова кристалография. В него участваха двама квалифицирани професионалисти, 61 студенти биохимици (всички използващи специален софтуер), два различни компютърни алгоритма (Phenix Autosolve и MR-Rosetta) и играчи в онлайн играта Foldit, които в крайна сметка набраха 469 души. Задачата на тази игра е ръчно да изберете конфигурацията на протеина, който има най-ниска енергия, тъй като такава триизмерна структура е най-вероятно да съответства на реалността. Колкото по-правдоподобна е конфигурацията, толкова повече точки получава потребителят. Геймърите могат да си сътрудничат и да формират екипи, работещи върху един и същ протеин.
Като вход, всички участници получиха аминокиселинна последователност, прогнози за вторична структура и карта.електронна плътност на YPL067C дрожден протеин. Този протеин е избран, защото няма значителна прилика с никоя структура в световната банка данни за протеини (PDB). В допълнение, както е показано в предишни проучвания, YPL067C може да предотврати токсичния ефект на амилоида, протеин, чието натрупване в мозъка е в основата на развитието на болестта на Алцхаймер.
Учените провериха резултатите с помощта на специална програма Molprobity, сравнявайки ключови кристалографски статистики на получените модели. Представянето на играчите във Foldit изискваше корекция (премахване на неорганизирани аминокиселинни остатъци) поради ограничения на играта. В резултат на това най-добрият от моделите, създадени от геймърите, стана победител в състезанието и един от най-добрите модели с подобна резолюция (1,95 ± 0,25 ангстрьома) в PDB.