Редактор «Гиктаймс»
704,3
рейтинг
19 сентября 2011 в 19:49

Геймеры в Fold.it решили научную проблему

В мае 2008 года мы обсуждали новую компьютерную игру Fold.it, которую разработали учёные из Вашингтонского университета (США). Программа представляет собой модель сворачивания белков в трёхмерные конструкции. Геймер должен попытаться сделать это наиболее удачным образом, работая с настоящими протеинами. Результаты отправляются в центр обработки, где их проверяют на суперкомпьютере.



За три прошедших года игроки смогли сложить несколько удачных молекул, но их последняя находка не идёт ни в какое сравнение с предыдущими: была обнаружена и подтверждена точная модель фермента протеазы, который играет ключевую роль в заражении организма обезьян ретровирусом ВИЧ. Модель этого белка не удавалось получить в течение уже 15-ти лет. Теперь же можно попробовать создать лекарство, которое воздействует на этот фермент.

Вчера в научном журнале Nature Structural & Molecular Biology была опубликована статья с полным описанием этого белка и благодарностью игрокам Fold.It. которые сумели составить его модель.


Модель фермента из иллюстрации к научной статье


Скриншот из игры Fold.It с этим ферментом

Каждый протеин (в человеческом теле их более 100 000 видов) представляет собой длинную молекулу. Предсказать, в какую замысловатую форму свернётся эта молекула в тех или иных условиях (и способна ли она вообще свернуться в какую-либо устойчивую форму) — задача высшей степени сложности. Компьютерное моделирование представляет собой ресурсоёмкий процесс, но в то же время критически важный в фармацевтике. Ведь не зная формы белка невозможно смоделировать его свойства. Если же эти свойства являются полезными, то протеины можно синтезировать и на их базе сделать новые эффективные препараты.

В настоящее время над обсчитыванием модели каждой новой молекулы белка трудятся сотни тысяч компьютеров, но в рамках проекта Fold.It предложен новый способ: не тупой перебор всех вариантов, а интеллектуальный мозговой штурм через компьютерную игру. Количество вариантов сокращается на порядок, а суперкомпьютер гораздо быстрее найдёт правильные параметры фолдинга.

В трёхмерную «развлекалку» Fold.it могут играть все: даже дети и секретарши, которые понятия не имеют о молекулярной биологии. Разработчики постарались сделать такую игру, чтобы она была интересна каждому. А результат игры вполне может стать основой для Нобелевской премии и спасти жизни тысяч людей.
Анатолий Ализар @alizar
карма
682,6
рейтинг 704,3
Редактор «Гиктаймс»
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (121)

  • +32
    Напоминает сюжет «Звездных врат», когда Илай разгадал тайну в специально созданной для этого игре.
    • +4
      Прочитав первые пару строк, тоже об этом подумал. Про то как Илай разгадал тайну 9ого шиврона.
      • +40
        А я почему-то подумал про теорию, что если посадить 100500 макак за печатающие машинки, есть шанс что одна из них напишет «Войну и Мир»…
        • +3
          Кстати, это миф, если мы рассматриваем это применительно к реальному миру.
          • +2
            В вашей статье (по ссылке) также говорится о том, что понятие «реального мира» сильно зависит от точки зрения (парадигмы).
            Ведь если допустить существование бесконечного времени, то в таком «реальном мире» вполне найдутся и те самые 100500 обезъян.
            • 0
              Тогда достаточно будет и одной.
            • +2
              Там есть пункт «Реальная вероятность»:

              Подсчитано, что даже в том случае, если вся обозримая часть Вселенной была бы заполнена обезьянами, печатающими на протяжении всего времени её существования, вероятность набора ими одного-единственного экземпляра книги составляет тем не менее лишь величину 1/10
              183 800.
              По словам Киттела и Кремера, «эта вероятность в любом практическом смысле равна нулю».


              Тем не менее книга, о которой идет речь, уже давно написана и прочитана.
              • 0
                Значит надо считать повторную вероятность.
              • 0
                Первая написана не обезьяной.
            • +1
              Проблема в том, что мы более-менее достоверно знаем лишь про возраст вселенной, полагаем, что был большой взрыв, а утверждать, что было что-то сверх того на данный момент — это область фантастики и теоретизирования.

              Поэтому, если оперировать тем, что мы имеем на данный момент, получается что это миф.
            • 0
              … Tiny furry little hands were squeezing themselves through the cracks, their fingers were inkstained; tiny voices chattered insanely. Arthur looked up. «Ford!» he said, «there's an infinite number of monkeys outside who want to talk to us about this script for Hamlet they've worked out.»
        • +9
          …сейчас, с развитием интернета, мы знаем, что это не так.
          • 0
            Действительно, с той поры как начал развиваться интернет, и до сегодняшнего дня, уже прошло бесконечное время
            • 0
              Не бесконечное, а
              (возраст интернета)*(количество пишущих пользователей).
              Примерно так — если вы это имели в виду.

              Тот же самый «принцип обезьян» используется в распределенных вычислениях — 1000 человек считающие 1 год задачу примерно равны 1 человеку считающему эту задачу 1000 лет. При условии что она параллелится, конечно.
        • 0
          а я подумал о том, как китайцы бы взламывали компьютер пентагона — каждый бы придумал бы свой пароль.
          • 0
            *баян* Нет, просто в определенный момент сервер бы согласился на пароль «МаоДзеДун»
        • 0
          Да, каждый раз когда кто-то приводит пример с макаками мне вспоминается Башорг. :)

          Ведь если задуматься — то рано или поздно количество всех прикольных и смешных цитат и анекдотов себя исчерпает (вследствие перебора всех возможных комбинаций слов) — и уже нельзя будет придумать ничего нового, чего не было бы на башорге.
          Иногда мне от этого становится грустно.
          • 0
            К счастью, люди не живут вечно. Нам не познать этого горя, когда все новые анекдоты «на злобу дня» что-то отчетливо напоминают…
  • +7
    За коллективным разумом будущее. Синергетика от подобных объединений «по интересам» может быть поражающей!
    • +8
      Синергетика от подобных объединений «по интересам» может быть поражающей!

      Чего?:)
      • +3
        ru.wikipedia.org/wiki/Синергетика вот ознакомьтесь, пожалуйста ) думаю все станет на свои места.
        • 0
          Это первое, что я сделал после прочтения вашего коммента. Вопрос остался без ответа. ;)
          • +2
            Ну вот смотрите. Есть такое понятие «синергетический эффект» — «возрастание эффективности деятельности в результате интеграции, слияния отдельных частей в единую систему». Думаю тут все ясно. Далее. У нас есть какая-либо группа людей, которых объединяют общие интересы. Допустим любовь к созданию новых молекул по выходным за чашкой чая. Ранее эти люди не имели таких возможностей по объединению в «кружки», сейчас же Интернет это позволяет. В итоге мы получаем следующие: постепенно люди из разных сфер объединяются в такие группы, и коллективно «работают» над какой-то задачей. А значит при взаимодействии друг с другом их совместная работа имеет куда большую эффективность. Самое же понятие синергетики означает некий подход, описывающий процессы самоорганизации, эволюционирование. В итоге мы получаем что «Синергетика от подобных объединений «по интересам» может быть поражающей!» — означает «общий эффект от взаимодействия элементов системы ( в данном случае людей из одной сферы интересов ) будет иметь весьма значимый результат для эволюционирования всей системы в целом.
            • +2
              Попробую ещё раз. :)
              Синергия и синергетика — это разные слова.
              Кроме того, я бы поспорил насчет возможности оценки эффекта, как потрясающего. Кроме эффекта от землетрясения. ))
              • 0
                Я понимаю о чем вы. Но почему вы считаете что я не могу использовать понятие синергетики — как характеризующее результат взаимодействия групп людей при достижении цели в процессе эволюционирование?
                Посмотрите под несколько другим углом и вы увидите что я стараюсь донести)
                Конечно, используй я лишь термин синергии, вы бы не обратили свой пристальный взор на мой комментарий, но я все же отметил что и хотел отметить !)

                Касательно того, что вы оспариваете высокий уровень эффективности — то данный топик прямое этому подтверждение.
            • +3
              Вы имеете в виду синергию, а не синергетику.
            • 0
              У Турчина это метасистемным переходом называется :) Правда, в более общем смысле
    • 0
      а как же копирасты?
  • –2
    Может быть китайцы уже играют в закрытую от посторонних глаз Великим Китайским Фаерволом игру «взломай сервер Пентагона»…
    • –2
      зря минусуете, вдруг правда играют…
  • 0
    Сокращается всё же не «на порядок» (в десять раз) наверное, а гораздо сильнее. А fold.it прилёг, неужто от эффекта находки?
  • –19
    Дайте карму плюсануть человеку геймеру, который это сделал!
    • +9
      первое правило гласит…
      • 0
        Не упоминай карму в суе…
        • +6
          Не упоминай карму, всунут…
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +32
      И где ж вы были все эти 15 лет? =)
  • +2
    что там с остальными ЗППП?
    • +1
      Все остальные, в отличии от ВИЧ лечатся.
      • –1
        С прививками было бы проще (:
        • +11
          С презервативами проще, и с упорядоченной половой жизнью.
          • –31
            … т.е. вообще без половой жизни, как большинство обитателей хабра.

            Ну, включая тех, которые женились на первой попавшейся страшной дуре, которая им дала и так и живут.
            • +9
              Я так понимаю, мсье не такой, первой попавшейся не ограничился, всё ходит и пробует разных женщин в поисках Той Самой. А негодует, потому что тема прививок актуальна. Я угадал?
              • –19
                Сколько надежды, зависти и боли в вашем комментарии.
                • +15
                  Дык. Мы, обитатели без половой жизни, но со страшной дурой, одними завистью и болью и живём.
              • 0
                «Той Самой» прочитал как «Той Самки», что в принципе, смысла не меняет
              • +2
                Вообще возможно вы недалеки от истины. Бисептол явно как некое лекарственное средство на слух.
                • +3
                  Хм, и правда, почитал инструкцию, там в показаниях гонорея есть.
                • 0
                  Есть такое лекарственное средство… У меня на него аллергия :-)
                  • 0
                    Как узнали про аллергию?
                    • 0
                      методом научного тыка :-)
                      раньше принимал его вроде бы при простуде…
            • +3
              Что сегодня вам не дала?
          • 0
            Ну нам, задротам, это никак не удается (:
        • 0
          Так кто ж их придумывать станет такие? Слишком очевидным станет вопрос эффективности (неэффективности) прививок вообще. Такая кормушка накроется.
      • +6
        Так ведь и ВИЧ лечится. Только не вылечивается.
        • 0
          Тссс! Зачем вы раскрываете секреты бизнеса фармакологов!
  • +4
    Не смешно конечно, но напомнило старый анекдот про то, что будет если посадить миллион обезьян за печатные машинки
    • +5
      парадокс с объезянами связан с тем, что они набирают случайный текст.
      fold.it использует не случайность, а свойства человеческого мозга. то есть работа «обезъян» является вполне закономерной.
      так что аналогия не совсем верна.
      • –2
        Поэтому то и не смешно ) Но разница не принципиальна — здесь работают более интеллектуальные существа. Смысл в том что делается это бесцельно и там и там.
        • 0
          почему бесцельно?
          у тех, кто решал головоломки, цель была вполне конкретная
          • +1
            Убить время? А зачем еще нужны игры?
            • 0
              назовите хоть один из видов деятельности который не является игрой
            • +2
              Игра в fold.it требует IQ выше, чем у среднестатистического геймера. Да и, как игра, она скучна. А значит таймкиллер не очень хороший. Angry birds эффективнее убивает время.
              Я думаю, те кто играют в fold.it, осознают, что их действия могут принести пользу человечеству. И ради этого они играют, а не ради убийства времени.
  • +27
    Разработчиков можно поздравить. Создать такой инструмент, который был бы интересен как игра, а сам еще и позволял решать проблемы, которые сами игроки не смогли бы решить — это очень круто.
    • +20
      Собирать белки всяко полезнее чем засеивать ферму онлайн.
      • +5
        Вы всё ещё уверены, что ваша ферма онлайн не служит для подбора оптимальной стратегии ведения сельского хозяйства? ;)
  • +1
    была обнаружена и подтверждена точная модель фермента протеазы, который играет ключевую роль в заражении организма обезьян ретровирусом ВИЧ.

    Ужас какой :)
    • +1
      И правда забавно. Вирус имуннодефицита человека у обезьян. Дожили. Куда катится этот мир!
      • 0
        Насколько я помню, считается, что он от обезьян к людям и передался…
        • 0
          Извращенцы! :)
        • 0
          только называется он ВИО
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +2
    А имя игрока, который нашел белок, известно?
    • +3
      Starting from a quite inaccurate NMR model (red), Foldit player spvincent generated a model (yellow) considerably more similar to the later determined crystal structure (blue) in the β-strand region. © Starting from spvincent's model, Foldit player grabhorn generated a model (magenta) considerably closer to the crystal structure with notable improvement of side-chain conformations in the hydrophobic core. (d) Foldit player mimi made additional improvements (in the loop region at the top left) and generated a model (green) of sufficient accuracy to provide an unambiguous molecular replacement solution which allowed rapid determination of the ultimate crystal structure (blue).
  • +128
    я что-то не понимаю:
    1. Смотрим на структуру 3HVP (которую «обыграли» в FoldIT) в PDB, находим первый попавшийся гомолог с 95% сходством (вкладка Seq.Sim.)
    2. Выравниваем последовательности в 3D (я Pymol использовал)
    3. Получаем очень похожий фолд белков (RMSD 1.6А)
    4. Структура с которой выравнивали опубликована в 2006 году
    5. Логичен вопрос — почему авторы не могли построить нормальную модель по гомологии? они утверждают, что у авторов FoldIT получилось лучше, чем они ранее пытались. Видимо плохо пытались???

    • +113
      Ниче не понял, но плюсонул.
      • +48
        Плюсонул обоих.
        Слова знакомые, смысл не очень
        • +18
          Ну буквы уж точно знакомы.
      • +61
        Господину chupvl удалось то, что бывает не так уж часто здесь — почти всю местную аудиторию почесать за ухом…
        • +27
          Даёшь неделю белково-нуклеиновых топиков на Хабре!
          • +11
            Хотите заставить часть хабравчан, наконец-то начать работать?
          • +4
            Как бы они все вдруг не оказались «перемещёнными автором черновики».
          • +3
            Блог «Биотехнологии» сейчас непрофильный, к сожалению. Можете почитать его архив, там есть несколько классных статей.
            • 0
              А вот плохо, что непрофильный. В таких отраслях рождается будущее ИТ, а хабр все больше скатывается в обсуждение фреймворка для мобильной игрушки и затем появляются онолитики, заявляющие о бесполезности ИТ-сферы как таковой. Это — не ИТ, это какое-то средневековое ремесленничество.
        • +3
          У автора в информации: «Работаю в области хемоинформатики и структурной биоинформатики», так что тут можно много раз еще почесать :)
      • +2
        Кажется, Вы полностью выразили мнение большинства…
    • +4
      А не поясните, что именно происходит?

      Я так понял нужно максимально приблизится к какому-то образцу? но это же классическая задача для какого-нибудь алгоритма вроде генетического или метода отжига, чем же тогда выгоднее использовать over 9000 обезьянок пользователей, когда компьютеры должны справляться с этим просто на ура?
      • +1
        у них был плохие данные по NMR, они различными методами пытались их улучшить — чтобы плотность совпадала с аминокислотной последовательностью, но как они утверждают у игроков foldit получилось лучше, чем у них. Поэтому у меня сразу возник вопрос «нахрена», если комбинированием различных методов (и упомянутых вами тоже), можно было бы получить хорошую структуру.
        • –1
          На этот раз получилось не так хорошо, как в прошлый раз, но всё равно неплохо завёрнуто.
        • 0
          К слову, мне кажется что если вместо NMR писать ЯМР то у большего количества хабравчан может вспомниться лаба по физике из института например…
        • 0
          В том то и дело — что нельзя этим комбинирование получить
      • 0
        В том то и дело, что разница между решением команды foldit и вычислениями Rosseta@home — минимальны, посмотрите в статье Рисунок 2. Но когда белок уже свернут, получить еще более лучшие состояние сложно — все алгоритмы зацикливаются, а выходя из локального минимума есть риск найти еще худшие состояния.

        А почему игроки имеют преимущество перед указанными алгоритмами несколько описал тут — habrahabr.ru/post/140158/
    • 0
      Ну, насколько я вижу, две нижних петли вывернуты по другому.
      • +4
        это не очень значительная разница, если провести молекулярную динамику этих петель, то вероятно они все равно будут «плясать».
  • 0
    А кто собственно собрал, как «геймера» зовут? Или это коллективные усилия?
    • +7
      Starting from a quite inaccurate NMR model (red), Foldit player spvincent generated a model (yellow) considerably more similar to the later determined crystal structure (blue) in the β-strand region. © Starting from spvincent's model, Foldit player grabhorn generated a model (magenta) considerably closer to the crystal structure with notable improvement of side-chain conformations in the hydrophobic core. (d) Foldit player mimi made additional improvements (in the loop region at the top left) and generated a model (green) of sufficient accuracy to provide an unambiguous molecular replacement solution which allowed rapid determination of the ultimate crystal structure (blue).
      • +6
        Молодцы.
        Представил награждение: Награда в области молекулярной биологии вручается spvincent, grabhorn и mimi.
        • +3
          второй вопрос который я задал себе — а игроков включили в статью? :)
          • +1
            в статью или в авторы статьи? первое возможно, второе точно нет. ситуация похожа на статьи по социологии, где имена всех опрошеных не перечислены, но отдельные высказывания могут цитироваться с указанием авторства.
            • 0
              здесь немного другой акцент — игроки потратили свое время, и результат их «работы» был опубликован, поэтому по сути, они должны были бы быть в соавторах.
              • 0
                гм. трата времени не является весомой причиной для включения в соавторы, иначе техники в лабораториях тоже должны быть соавторами, но их не включают, потому что к сути экспериментов они отношения не имеют. тут тоже самое, игроки готовят материал для анализа, а сам анализ делают профессионалы, они же создали инструментарий (игру).
                • 0
                  ну, особо талантливых «техников» включают
                  • 0
                    только когда они дают реальный вклад в исследование. ну или по политическим мотивам. только какое отношение это имеет к игрокам в Fold.It?
                    • 0
                      Мотивировать людей играть больше, конечно же.
  • +1
    Все же мне кажется, что это не те обычные геймеры, которых мы с вами привыкли видеть. Да и игра не такая уж и обычная.
    • +2
      Зато какой заголовок!
      • 0
        Ализар же
  • –8
    А что? Вполне подтверждает теорему.
  • 0
    У меня одного сайт и игра сильно долго думают? Под Хабраэффектом что ли?
    • 0
      Да положили его мужички любопытные… ) Я даже скачать не могу(
  • 0
    Интересно, потом какой нибудь фармакологический концерн хапнет себе патент на основе полученных данных и будет драть за лекарство три шкуры?
    • +1
      А вот за такое геймеры могут коллективно фармаконцерн и заДДоСить:)
      • 0
        сайт заддосят — и что? продавать будут, думаю, не только через сайт.
        вспомнить сигареты «pons» — даже в далёком Владивостоке в каждом ТЦ были их точки продаж.
    • –1
      вы считаете это несправедливым? игроки по сути ничего конкретного не создали, просто помогли оптимизировать поиск. а вот переход от фундаментальных исследований к конкретным приложениям это весьма затратное мероприятие.
      • +2
        То есть количеством потраченных человеко/машино-часов можно пренебречь? Мило.

        Ходят человеки многие дни, ищут кимберлитовую трубку. И, надо же — один находит!
        После чего появляется представитель «Де Бирс», хлопает его по плечу и говорит — «Ну ты же понимаешь, что исследования — это одно, а переход к конкретной добыче алмазов — это весьма затратное мероприятие». Вручает разведчику чупа-чупс, поворачивается и уходит в свое светлое будущее.
        • –1
          я не очень понял чем вы пренебречь предлагаете? краудсорсинг помог фундаментальной науке, да. спасибо всем кто участвовал. далее химики-биологи создадут это самое фундаменатльное знание о том как устроен тот или иной белок, им профит в виде опубликованных статей и уважухи среди коллег. на этом все, конец истории.

          а вот дальше, если фармацевтические компании смогут найти применение этому знанию (вложив немалые средства, кстати), то они будут получать свой профит. что не так?

          про кимберлитовую трубку не в курсе… это тоже фундаментальное знание?.. имхо разработка полезных ископаемых и создание нового продукта, основанное на фундаментальных исследованиях это совсем разные вещи. давайте какой-нибудь более релевантный пример обсудим.
  • +1
    Отличный результат. Возможно, стоит подумать о монетизации подобных игрушек, для еще большего стимулирования целевой активности.
  • +1
    Хм. Круто, Поинтереснее реализовано, чем проект Folding@Home.
  • 0
    Ender's Game
  • +1
    А есть еще такие игры? Хочу весело поучаствовать в развитии науки :)
    • +2
      Знаю еще Phylo (подбор генетических сходств разных видов) и EteRNA (проектирование цепочек РНК так, чтобы они собирались в определенную структуру).

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.