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RNA




RNA World è un supercomputer distribuito che utilizza i computer connessi ad internet per progredire nella ricerca sull'RNA. Questo sistema è dedicato ad identificare, analizzare, progettare e predire la struttura delle molecole di RNA sulla base di un affidabile software bioinformatico capace di elevate performance ed alta produttività.

 

In contrasto con i classici approcci di bioinformatica, RNA World non si affida a singoli computer desktop, web server o supercomputer. Al contrario esso rappresenta un cluster in continua evoluzione di macchine di ogni tipo, distribuite su tutto il pianeta. In quanto tale, RNA World è molto eterogeneo e, in funzione del sotto-progetto, si rivolge a computer connessi ad Internet su cui girano sistemi operativi quali Linux, Windows e OSX  - il tuo computer potrebbe esserne una parte importante. Il fatto che i costi dell'hardware e dell'elettricità siano suddivisi tra i volontari aumenta la possibilità di portare avanti analisi interessanti che spesso non sarebbero convenienti sotto l'aspetto economico. Inoltre RNA World è un progetto no-profit, utilizza esclusivamente software open-source e rende pubblici i suoi risultati.

 

Attualmente RNA World sfrutta una versione completamente automatizzata e altamente produttiva del software di analisi Infernal (1), una pacchetto di programmi originariamente sviluppato dal laboratorio di Sean Eddy per l'identificazione sistematica degli RNA non-codificanti. Lo scopo di questo sotto-progetto di RNA World è quello di identificare sistematicamente tutti i membri noti della famiglia RNA in tutti gli organismi alttualmente conosciuti e di rendere puntualmente questi risultati noti al pubblico. Con il tuo aiuto, noi intendiamo anche fornire dati a database bio-informatici riconosciuti, come Rfam (2) per ridurre i loro futuri costi di aggiornamento e manutenzione.

 

Contrariamente agli altri progetti di calcolo distribuito, gli sviluppatori di RNA World stanno progettando delle semplici interfacce utente che permettano a singoli ricercatori non associati di sottoporre i lori propri progetti tramite un server web - questo in parallelo ai progetti che segue il nostro team di riceca e, ovviamente, a costo zero.

 

Perché l'RNA?

 

Ogni proteina presente nelle cellule viene prodotta a partire da una molecola messaggero sintetizzata appositamente, dalla vita molto breve, chiamata mRNA. Questo mRNA viene riconosciuto da un meccanismo cellulare che traduce la sequenza di base del mRNA nella proteina corrispondete (che è poi una sequenza si amminoacidi). Questo meccanismo per la sintesi proteica, chiamato ribosoma, è in questo contesto un ribozima cioè un insieme di molecole di RNA in grado di catalizzare una reazione chimica. Di conseguenza l'RNA non serve solo come molecola messaggero o per adempiere a funzioni strutturali come nel caso del tRNA ma agisce come catalizzatore di reazioni biochimiche come nel caso degli enzimi proteici. Ovviamenti il ribosoma contiene anche molte altre proteine, è infatti una ribonucleoproteina piuttosto complessa, ma queste hanno una funzione prevalentemente strutturale e cioè danno al ribosoma la forma che ha.

 

Sorprendentemente le prima analisi sulle sequenza di genoma umano rivelarono che, apparentemente, solo una piccola frazione del DNA del nostro genoma codifica effettivamente le proteine. Dapprima gli scienzati pensarono "cosa sono tutti questi resti di DNA?" o "non possiamo semplicemente eliminarli?". Oggi è invece chiaro che probabilmente una grossa parte degli eventi di auto-regolazione che avvengono nelle cellule umane è governata da piccoli RNA, i cosidetti miRNA (microRNA). Tra le altre funzioni, ad essi sembra si debba il fatto che le cellule della pelle diventino effettivamente cellule della pelle mentre ad esempio le cellule dei muscoli, del fegato o dei capelli si differenzino (differenziazione cellulare) in muscoli, fegato o capelli durante il loro sviluppo sebbene il materiale genetico (DNA) che le compone è essenzialmente identico. Ancor più importante è il fatto che sembra che molte forme di cancro siano accompagnate o addirittura siano il risultato di profili irregolari di miRNA presenti nelle cellule malate. Inoltre si è scoperto che i virus sono dotati di miRNA per modificare il sistema di regolazione delle cellule bersaglio, propagando così la malattia.

 

Quindi possiamo tranquillamente affermare che investire nella ricerca sul RNA, in questo caso supportando il progeto di supercomputer distribuito RNA World, porterà ad importanti scoperte che potrebbero avere un significativo impatto sulla salute pubblica futura.

 

Note

 

(1) Infernal 1.0: inference of RNA alignments. Nawrocki EP, Kolbe DL, Eddy SR. Bioinformatics. 2009 May 15;25(10):1335-7. Epub 2009 Mar 23. PMID: 19307242.
(2) Rfam: updates to the RNA families database. Gardner PP, Daub J, Tate JG, Nawrocki EP, Kolbe DL, Lindgreen S, Wilkinson AC, Finn RD, Griffiths-Jones S, Eddy SR, Bateman A. Nucleic Acids Res. 2009 Jan;37(Database issue): D136-40. Epub 2008 Oct 25. PMID: 18953034.
(3) Petabyte-scale innovations at the European Nucleotide Archive. Cochrane G, Akhtar R, Bonfield J, Bower L, Demiralp F, Faruque N, Gibson R, Hoad G, Hubbard T, Hunter C, Jang M, Juhos S, Leinonen R, Leonard S, Lin Q, Lopez R, Lorenc D, McWilliam H, Mukherjee G, Plaister S, Radhakrishnan R, Robinson S, Sobhany S, Hoopen PT, Vaughan R, Zalunin V, Birney E. Nucleic Acids Res. 2009 Jan;37(Database issue): D19-25. Epub 2008 Oct 31. PMID: 18978013.

 



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