Il protein folding fatto in casa #LegaNerd

Il problema del protein folding è molto complesso, ma di fondamentale importanza. Il ripiegamento delle proteine determina la struttura di queste e la struttura il funzionamento. Conoscere la struttura 3D di una proteina aiuta a comprenderne la funzione. Oltre alla ricerca di base, la struttura delle proteine è essenziale anche in ambito medico (molte malattie sono dovute a scorretto folding di proteine), farmaceutico (avere una struttura per fare docking), biotecnologico (modificare e impiegare enzimi per i più svariati usi), ecc… I metodi ad oggi utilizzati per ottenere la struttura sono essenzialmente di natura sperimentale: NMR e X-ray diffraction. Spesso però queste tecniche comportano tempi lunghi o addirittura vi sono proteine impossibili da risolvere, e in ogni caso sono soggette a costi enormi.

Secondo il dogma di Anfinsen, la struttura primaria (sequenza di amminoacidi) determina, non proprio esattamente, la struttura tridimensionale ripiegata. Su questo principio si è cercato di elaborare un algoritmo che, data la sequenza, della quale disponiamo facilmente dai dati dei progetti genoma, restituisca la struttura tridimensionale più stabile, andando a minimizzare una funzione di energia. Ma, ad oggi, gli algoritmi messi a punto vanno per tentativi, esplorando tutte le varie combinazioni consentite di angoli di legame tra gli amminoacidi. Il tempo di calcolo risulta spaventoso e cresce esponenzialmente.

Due esperimenti interessanti hanno tentato di risolvere il problema del tempo di calcolo:

1) Folding@home: un sistema di calcolo distribuito che, tramite un programmino che si avvia come screensaver e sfrutta una % di cpu durante il tempo di non utilizzo del pc, permette di raggiungere enorme potenza di calcolo.

2) FoldIt: un gioco multiplayer nel quale è il giocatore che ripiega la catena, aiutato da un sistema grafico e di tool molto semplificati.

Recentemente su Nature è stato pubblicato un articolo che elogia le potenzialità di FoldIt e spiega come l’abilità mentale dell’uomo nel costruire folding corretti, di collaborare, di previsione, riesca a rendere il sistema competitivo con i supercomputer, che sono stupidi e lavorano a caso esplorando tutto lo spazio delle configurazioni. Per quanto riguarda folding@home, sul sito vantano già numerose pubblicazioni importanti.

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venerdì 6 agosto 2010 - 14:29
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