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Miglioramenti nel design delle proteine in Foldit - Rosetta@Home

Come alcuni di voi sanno, dopo aver chiuso un puzzle, sottoponiamo una selezione dei risultati dei giocatori di Foldit al progetto di calcolo distribuito Rosetta@Home. Rosetta@home distribuisce queste sequenze a migliaia di computer nel mondo, cosicché ciascun computer può calcolare una previsione di come la sequenza di amminoacidi possa ripiegarsi. Questo enorme set di dati delle strutture previste ci dice molto riguardo la debolezza del processo di design, rendendo questo il test a disposizione più rigoroso per convalidare i risultati prima di costruire le proteine effettive in laboratorio.
I diagrammi qui sotto mostrano i set di dati di Rosetta@home riferiti a due puzzle di monomeri su Foldit. Ogni puntino rosso rappresenta una differente struttura predditiva ed è posizionata secondo la sua RMSD (deviazione quadratica media) nella posizione Cα (acidi carbossidici), vicino allo 0 significa vicino alla struttura progettata) e il suo punteggio (che è l’energia potenziale calcolata; punteggio più basso indica struttura più stabile). Quello che vorremmo vedere è un “imbuto” che corre da in alto a destra a in basso a sinistra di ciascuna trama: questo significherebbe che una previsioni diverse da quella progettata sono instabili e che le previsioni più simili sono più stabili.



L’immagine più in alto delle quattro rappresenta la miglior soluzione del puzzle 798  (maggio 2013): si noti che la previsione più vicina ha un RMSD > di 2 Angstrom,
il che significa che nessuna previsione è vicina alla struttura progettata. Inoltre le previsioni più vicine non erano nemmeno le migliori come punteggio: la previsione ad energia più bassa per questa struttura ha un RMSD di 7 Angstrom, rappresentando una piega completamente diversa.
Le tre immagini seguenti rappresentano le tre migliori soluzioni del puzzle 854 (maggio 2014): ognuna di queste mostra l’energia più bassa con un RMSD < 1 Angstrom dalla struttura progettata – un risultato incredibile (il primo imbuto dei tre è il più forte di tanti che abbiamo inviato al laboratorio Baker).
Forse, ancor più eccitante della qualità di questi imbuti di ripiegamento è il fatto che essi sono derivati dalle migliori soluzioni Foldit, mentre nei precedenti puzzle gli scienziati del laboratorio erano stati in grado di identificare solo design di scarsa qualità che ripiegavano meglio delle soluzioni migliori. Questi sono risultati veramente emozionanti e un lotto di progetti dal puzzle 854 sono state rapidamente inviate al laboratorio di produzione.
Stiamo ancora lavorando per ridurre le dimensioni del client e per ottimizzare questi tools per essere i più efficienti possibile. Allo stesso modo ci sono molti miglioramenti da fare dal lato dei giocatori di Foldit (ci piacerebbe vedere più progetti di foglietti beta (ci stiamo lavorando….Foldit è intrinsecamente propenso verso le Alfa-eliche, così è una piccola "battaglia" quella di migliorare i foglietti Beta).



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