Вот уже около двух лет десятки тысяч энтузиастов-интернетчиков развлекаются в свободное время с виртуальными белковыми молекулами в рамках проекта Folding@home с тем, чтобы помочь ученым разгадать одну из величайших загадок природы - как происходит протеиновый фолдинг, т.е. как белки приобретают свою форму, от которой зависят их жизненно важные свойства (folding.stanford.edu). Ведь от разгадки зависит эффективность поиска новых лекарств от многих заболеваний, в частности, и болезни Альцгеймера.

Однако многие ученые высказывали справедливый скепсис в отношении того, что программными средствами можно при явно недостаточных вычислительных ресурсах решить столь сложную проблему. Сомнения, возможно, несколько развеются после недавней публикации в журнале Nature (21 октября), в которой приводятся дополнительные аргументы в пользу значения для науки результатов моделирования процессов с помощью распределенных компьютерных сетей. Таких проектов в настоящее время запущено несколько. Кроме хорошо известного SETI@home, любительские "решетки" участвуют в моделировании биохимических реакций, поиске новых лекарственных препаратов и даже в предсказаниях возможных изменений климата.

Но исследования по белковому фолдингу особенно важны, т.к. белки справедливо называются основой жизни на нашей планете. Белки правильной формы взаимодействуют с молекулами ДНК и другими молекулами по принципу "ключ-замок". Но если форма белка нарушается, то происходят сбои в считывании генетической информации, и, как полагают ученые, это ведет к очень тяжелым заболеваниям, таким, как уже названная болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона или человеческая модификация коровьего бешенства. Но моделирование белкового фолдинга на обычном компьютере может занять многие десятилетия. И тут пока единственная надежда на так называемые распределенные "решеточные" (grid) вычисления.

Программы типа SETI@home и Folding@home - это подключенные к интернету скринсейверы, объединяющие тысячи компьютеров, разбросанных по всему миру в один суперкомпьютерный кластер. С момента старта проекта программу скачали более 200 тысяч пользователей, выделив в совокупности на исследования более миллиона дней вычислительного времени.

В проекте Folding@home исследуются искусственно созданные мини-белки-мутанты BBA5. Они выбраны именно потому, что параллельно изучаются в лабораториях с помощью импульсных лазеров. Двухлетний эксперимент показал хорошее соответствие результатов "решеточного" моделирования с лабораторными данными. Это обнадеживает исследователей. Однако реально проблема многократно сложнее в силу того, что фолдинг белков может проходить разными путями, предсказывать которые пока никто не умеет.

Можно отметить, что примерно месяцем ранее тот же журнал Nature (25 сентября) сообщил об аналогичных результатах другой группы ученых, но они моделировали фолдинг 20-аминокислотной молекулы белка без помощи распределенной сети.

На рисунках показаны некоторые результаты моделирования. In vivo фолдинг виртуальных белков можно увидеть на сайте проекта (адрес см. выше), запустив соответствующий mpeg-файл.

Сергей САНЬКО,
[email protected]