Público Resuelve Estructura Proteica
CENTRO DE CIENCIAS DEL JUEGO, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA E INFORMÁTICA, UNIV. OF WASHINGTON
Un pequeño grupo de diversos individuos que viven en al menos tres continentes, que se hacen llamar The Contenders, han resuelto la estructura de una proteína que ha dejado perplejos a los científicos durante más de 10 años. Y lo hicieron desde la comodidad de sus propios hogares, jugando en el juego de plegamiento de proteínas en línea llamado Foldit.
The Contenders’ La solución y su validación se publicaron hoy (18 de septiembre) en Nature Structural and Molecular Biology.
“Este es el verdadero negocio” dijo el biofísico Rhiju Das de la Universidad de Stanford, que no participó en el trabajo. «Creo que este documento realmente muestra cómo esta es una nueva forma de hacer ciencia que es más poderosa que lo que podría hacer un puñado de expertos».
La proteína en cuestión era una proteasa retroviral de Mason -Virus del mono Pfizer, que causa una enfermedad similar al SIDA en los monos. Más…
Así que un científico frustrado, Mariusz Jaskolski de la Universidad A. Mickiewicz en Polonia y la Academia de Ciencias de Polonia, recurrió a un juego en línea llamado Foldit. El programa es una extensión del programa Rosetta@home, diseñado por el biólogo informático David Baker de la Universidad de Washington para usar computadoras domésticas en todo el mundo para realizar cálculos complejos sobre estructuras de proteínas. Mientras se ejecutaba el programa, los usuarios veían un protector de pantalla de los cálculos, dijo Baker, y en poco tiempo, comenzó a recibir algunos correos electrónicos sobre cómo el programa no siempre era preciso. La proteína, cuando está plegando su hélice, va hacia la izquierda cuando debería ir hacia la derecha, informaron los usuarios.
Foldit permite a los usuarios alterar el curso de los cálculos de Rosetta e intentar resolver las estructuras de proteínas por sí mismos. El objetivo: plegar la proteína para que tenga la energía más baja, tal como lo hacen las moléculas en la vida real.
Una captura de pantalla de Foldit de un rompecabezas de proteínas planteado a los jugadores de Foldit. CENTRO DE CIENCIAS DEL JUEGO, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA E INFORMÁTICA, UNIV. DE WASHINGTON
En el último año y medio, los usuarios del programa habían demostrado su potencial para resolver problemas reales de plegamiento de proteínas, dijo Baker, por lo que cuando Jaskolski acudió a él con esta enigmática proteasa viral, decidieron poner a los jugadores a la prueba Baker planteó el problema a los jugadores de Foldit y observó cómo llegaban las respuestas.
Unos 600 jugadores de 41 equipos enviaron más de 1,25 millones de soluciones. Reduciéndolos a 5000, Jaskolski y sus colegas los sometieron a una técnica computacional llamada reemplazo molecular (MR), que prueba los modelos contra datos de cristalografía de rayos X. Para que MR funcione, la estructura propuesta tiene que ser muy precisa, en cuyo caso los cálculos de MR pueden ayudar a perfeccionar los detalles. Pero los intentos anteriores de MR para esta proteína habían fallado porque los modelos de proteína estaban demasiado lejos de la realidad.
Pero la estructura de proteína propuesta por The Contenders resultó ganadora. Cuando tomamos [su] modelo, se ajustaba perfectamente a los datos de rayos X, así que sabíamos que [ellos] lo habían resuelto, dijo Baker. Estábamos totalmente impresionados. Esta es la primera vez que un problema científico de larga data ha sido resuelto por los jugadores de Foldit o, que yo sepa, por los participantes de juegos científicos.
El avance final provino de la usuaria de Foldit, mimi, miembro de The Contenders. y un técnico científico en una escuela secundaria cerca de Manchester, Reino Unido, que ha estado jugando Foldit durante unos 3 años. Metió un colgajo de la proteína que sobresalía, explica, para hacer que la proteína fuera más globular. Pero ella enfatiza que el logro fue en gran medida un esfuerzo de grupo, y señala que no le fue posible colocar el colgajo hasta que otros en el grupo hubieran hecho los ajustes clave en la estructura de las proteínas.
Es una especie de un caso sin precedentes de uso de no especialistas en computación para resolver un problema científico de larga data, dijo Alexander Wlodawer, jefe del Laboratorio de Cristalografía Macromolecular del Instituto Nacional del Cáncer.
El próximo paso podría ser proporcionar a los usuarios de Foldit validación mientras juegan, dijo Das, ex postdoctorado en el laboratorio de Bakers. En este caso, los jugadores simplemente siguieron modificando la estructura hasta que produjo una puntuación de energía baja, pero no obtuvieron una respuesta experimental hasta el final.
¿Qué pasa si los jugadores tienen acceso a datos experimentales? Das se preguntó. ¿Pueden interpretarlo de la misma manera que lo hacen los científicos? ¿Podemos convertir a 10.000 o 100.000 científicos ciudadanos en científicos reales que estén desarrollando hipótesis y luego haciendo experimentos y luego refinando sus hipótesis? Si es así, los usuarios de Foldit no solo podrán resolver estructuras de proteínas, sino también refinar las reglas del juego en sí, agregó Das, y ayudar a los científicos a alcanzar el objetivo final de comprender la estructura directamente a partir de una secuencia de aminoácidos de proteínas.
Predecir el plegamiento de proteínas simplemente sobre la base de la secuencia de la proteína es uno de esos problemas científicos sin resolver, dijo Wlodawer. Pero estos nuevos métodos que está introduciendo el Dr. Baker, y algunos otros, ahora están cambiando todo esto.
F. Khatib et al., Estructura cristalina de una proteasa retroviral monomérica resuelta por jugadores de juegos de plegamiento de proteínas, Nature Structural & Molecular Biology, doi:10.1038/nsmb.2119, 2011.
Corrección: esta historia se ha actualizado desde su versión original para aclarar que David Baker no diseñó Foldit. De hecho, el programa fue diseñado por científicos informáticos del Center for Game Science de la Universidad de Washington. El científico lamenta el error.
¿Le interesa leer más?
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí