Jugando online con las proteínas de tu cuerpo: Fold It

Miles de personas con gustos científicos están ayudando a un grupo de investigadores a desentrañar las formas de las proteínas vía Internet, en la comodidad de sus hogares.

Autor: Jeffrey M. Perkel
Traducción Seti.cl

Estoy atascado, de nuevo.

Estoy sentado en mi computador, jugando un juego. Pero no lo típico: Estoy usando un razonamiento humano espacial y resolviendo un puzzle de saber cómo manipular y modelar las proteínas virtuales.

El juego Fold it, es como un ejercicio de Origami molecular. Uso mi mouse para estirar y torcer un eje de jaspeados verdes, cafés, naranjos y rojos en mi pantalla, cada color representa las propiedades de una región particular de la proteína. Cadenas laterales y los químicos dependientes que hacen la construcción de un bloque de proteína en algo único, que mantiene la columna principal como las joyas en una pulsera.

Torcer y mover: Una proteína de un ratón en FoldIt. Los colores representan energía, baja (verde) a alta (rojo). Crédito: Sciam

Las proteínas son largas cadenas de bloques de construcción llamado aminoácidos, en donde el número específico y su formación  hacen que cada proteína pueda formar tu pelo o transporte oxígeno a tu sangre en forma única. En la célula, las proteínas se pliegan de la forma en que están ensambladas, además la cadena (o columna principal) de moléculas se tuercen y enroscan para hacer que la estructura se parezca a un enmarañado juego de resorte Slinky.  Una forma de proteína (o estructura) determina que hace, a donde va, y las moléculas con las cuales va a interactuar.

En este momento estoy trabajando en una proteína venenosa producida por la araña migalomorfa venenosa. La proteína claramente no está feliz: está alargada de forma poco natural, su color parece más rojo de enojo que verde, y cuatro átomos han sido señalizados como demasiados cercanos uno al otro para estar cómodos.

Unos simples movimientos producen grandes resultados: De un puntaje inicial de 1.807, dos rápidas teclas hacen que la proteína sea notablemente más compacta. Los átomos obtienen su espacio, y el color ha cambiado hacia el verde. Mi puntaje ahora es de 7.710, el puntaje actual que existe de 8.649 ahora parece más alcanzable. Aún asi estoy perdido de como llegar ahí.

Altos Puntajes: FoldIt da puntaje en forma separada para un jugador o a un grupo. Salas de chat globales y específicas para este puzzle facilitan la colaboración. Crédito: Sciam

Tengo un PhD en biología celular y molecular de la Universidad de Pennsylvania, pero no es suficiente. Frustrado, y con mi ranking de puntos en un sombrío 430 de 450, me rindo.

Tener un doctorado significa que sé lo laborioso y caro que es determinar la estructura correcta para una proteína dada en el laboratorio. Una relativamente corta proteína, digamos de 100 aminoácidos, puede asumir trillones de diferentes formas. Sólo una es la típicamente correcta dentro de las de más baja energía. Eso es debido, a que la Universidad de Washington en Seattle, el bioquímico David Baker explica que, una estructura de proteínas es como una pelota en un suelo inclinado: Siempre encontrará su punto más bajo de energía tal como la pelota naturalmente rodaría a la superficie en su punto más bajo. Desentrañando la forma “correcta” de un proteína dada, eso significa que hay que encontrar la forma con su punto más bajo de energía.

David Baker se le ocurrió la forma más automática de hacer esto: Rosetta@home. Tal como el popular protector de pantalla Seti@home, que es usado para rastrear una señal del cosmos que pueda tener un origen inteligente, Rosetta usa el poder de procesamiento de computadores alrededor del mundo para predecir la forma de las proteínas, al torcer y doblar cadenas para tratar de obtener su energía mínima.

Este es un ejemplo de un puzzle donde un humano puede ver la respuesta obvia- arreglar la lámina que se está despegando. Crédito: Fold It

Tu desafío si has bajado el software es: tirar, empujar, darle codazos y rotar la proteína, representada como un tubo multicolor, tridimensional, y convertirla a su forma correcta usando herramientas tales como tirar y torcer, sacudir y menear. Cada estructura está asignada con un puntaje: mientras más baja sea el nivel de energía, mayor será el puntaje. Hay ejercicios introductorios y ayudas, el cual compara las mejores soluciones de más alto puntaje con las tuyas.

Para mi, hay muchas opciones. El jugador más antiguo Charles Cusack (nombre de pantalla “Ferzle”, ahora en ranking 23), es asistente de profesor de Ciencias Computacionales en Hope College en Holanda. Él usa una simple estrategia: tira la columna central de la proteína, la sacude, la menea y lo vuelve a repetir. “Sólo hay que cambiarla un poco”, dice, “luego dejo que los algoritmos hagan su trabajo”.

Quedarse hasta tarde jugando este juego de plegamiento de proteínas puede sonar como un ejercicio solitario, pero las ventanas de chat, wiki, duelos y grupos de juego hacen que FoldIt sea un ambiente social en la cual los usuarios aprendan uno del otro. Más de 50.000 individuos han bajado esta aplicación desde su lanzamiento en Mayo. Cientos lo han jugado, tanto solos como en grupos, con cinco o seis nuevos jugadores uniéndose cada hora. Sólo la mitad son biólogos, los otros van desde ingenieros de software a historiadores, desde abuelas a escolares de secundaria.

No hay premios, aunque Baker publica los ganadores en el sitio web FoldIt. Aunque para los usuarios, esto es más que obtener un alto puntaje. “Es un juego que alimenta el progreso científico actual”. “Podremos estar en el proceso de desarrollar una nueva forma de analizar proteínas y poder ayudar a las personas”. Thrianya, una abuela de tres niños en educación secundaria, dice en su perfil “Me encanta empujar esos pequeños pedazos y piezas y disfruto al chatear con las personas alrededor del mundo que hacen este mismo tipo de cosas”.

Fuente en Inglés: Scientific American

Sitio Oficial: Fold It

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Category: Ciencia en casa, Rosetta@home