Ce este Rosetta@home?
Rosetta este un program de design si de prezicere a structurii proteinei.
Ce este o proteina?
Proteina este un polimer de amino-acizi care este codificat de o gena.
Ce sunt amino-acizii?
Amino-acizii sunt compusi chimici care formeaza blocurile de baza ale proteinelor. Exista 20 de tipuri diferite de amino-acizi care sunt specificati de codul genetic. Acesti 20 de amino-acizi se clasifica in diferite grupe bazate pe proprietatile lor chimice: acidice sau alcaline, hidrofilice sau hidrofobice.
Ce fac proteinele?
Proteinele indeplinesc multe functii esentiale in celulele organismelor vii. Ele reproduc si mentin ADN-ul, ajuta celulele sa creasca si sa se divida, si le opresc in a creste prea mult, dau celulei identitatea (ex. ficat, neuron, pancreas, etc.), ajuta celulele sa comunice intre ele.
Proteinele, cand devin mutante sau cand sunt afectate de toxine pot deasemenea sa cauzeze boli, cum ar fi cancerul sau alzheimer. Proteinele bacteriilor sau virusilor pot „intercepta” o celula si sa o omoare. Pe scurt, proteinele fac totul.
Cum pot proteinele sa-si indeplineasca toate functiile lor diferite?
Fiecare proteina are o structura sau o forma unica tridimensionala. Aceasta structura specifica functia proteinelor. De exemplu, o proteina care descompune glucoza astfel incat celula sa poata folosi energia inmagazinata in zahar, va avea o forma care sa recunoasca glucoza si sa se uneasca cu ea. Va avea amino-acizi care vor interactiona cu glucoza si o va descompune pentru a elibera energia.
De ce au proteinele structuri unice?
Se stie de mult ca pentru multe proteine starea nativa este la un minim termodinamic. Asta inseamna ca forma unica a proteinei este starea cea mai stabila pe care o poate adopta.
Ce forte determina structura nativa unica (cea mai stabila) a unei proteine?
Secventa de amino-acizi este suficienta sa determine starea nativa a unei proteine. Datorita diferitelor proprietati chimice, anumiti amino-acizi sunt atrasi unii de altii si astfel se asociaza; alti amino-acizi vor incerca sa
evite apa (saturati) si astfel vor „construi” proteina intr-o forma compacta.
De ce aste asa de dificil sa se determine structura nativa a unei proteine?
Chiar si proteinele mici pot fi alcatuite din 100 de amino-acizi. Numarul a unor potentiale forme disponibile unei proteine „relativ” mici este astronomic, deoarece exista multe grade de libertate. Ca sa se calculeze energia fiecarei stari posibile (pentru a se stabili forma cea mai stabila) este o problema de calcul dificil de rezolvat. Problema creste exponential cu marimea proteinei. Unele proteine pot fi uriase (1000 de amino-acizi).
Cum abordeaza Rosetta aceasta problema?
Filozofia proiectului rosetta este atat intelegerea proprietatilor fizico-chimice ale diferitelor tipuri de interactiuni dintre amino-acizi, cat si cunoasterea si evaluarea energiei a structurilor locale ce sunt probabile pentru secvente scurte de amino-acizi. Testand mai multe structuri, Rosetta ar putea descoperi cea mai joasa energie, deci, cea mai stabila structura nativa a unei proteine.
De ce are nevoie Rosetta de calcul distributiv pentru prezicerea structurilor?
In multe cazuri unde structura nativa a unei proteine este deja cunoscuta, am observat ca functiile de energie ale proiectului Rosetta pot recunoaste starea nativa ca fiind mai stabila decat in celelalte stari testate. Cand se porneste de la o structura aleatorie, totusi, am observat ca starea nativa nu este niciodata generata. Aplicand mai multa putere de calcul problemei, generam mai multe structuri, si putem incerca si diferite strategii de cautare pentru a vedea care este cea mai eficienta.
