Foldit
Foldit הוא פאזל הרכבה תלת ממדי של חלבונים - קראו על מבנה חלבונים ותתכוננו למשחק...
רגע, אחורה – קצת על הרקע לפיתוח המשחק:
המשחק המשחק פותח על ידי הביוכימאי דיויד בייקר ושותפיו שחוקרים מבנה של חלבונים. הם נעזרים באלפי שחקנים שיושבים ליד המחשב הביתי שלהם ומתחרים על מציאת המבנה הסביר ביותר לחלבון. כבר פורסמו מספר מאמרים על תגליות שנמצאו בזכות שחקני Foldit. מדענים החוקרים מבנה של חלבונים ונתקלים במבוי סתום במחקר, מכניסים את רצף חומצות האמינו של החלבון שהם חוקרים למשחק ושחקני Foldit מפענחים את המבנה. עוד על חוכמת ההמונים וגיימיפיקציה, בקישור למרכז הידע לחדשנות בטכניון.
איך זה עוזר? פיענוח מבנה של חלבון עוזר להבין כיצד הוא עובד וכיצד ניתן להשפיע עליו עם תרופות. כשמתחילים לפענח מבנה של חלבון כל מה שיודעים בהתחלה הוא המבנה הראשוני שלו, כלומר רצף חומצות האמיניות של החלבון. אבל כל חלבון יכול להתארגן בצורות קיפול מגוונות ורבות. המחקר מצביע על כך שכל חלבון יתקיים בטבע במבנה בעל רמת האנרגיה הנמוכה ביותר, הבעיה היא שיש מספר רב של מבנים אפשריים. הניסיון להבין מי מבין המבנים האפשריים של חלבון הוא הטוב ביותר, הוא אחת מהבעיות הקשות בביולוגיה כיום והשיטות הקיימות יקרות וצורכות זמן רב. המשחק מנסה לנבא מבנה של חלבונים בעזרת אנשים שמשקיעים את האינטואיציה שלהם בפתרון בעיות ומנסים לקפל חלבונים באופן תחרותי. קראו עוד בכתבה.
הנה לדוגמה חלבון של חיידק סטרפטוקוק שמוצג משמאל ללא הקיפול הנכון שלו. במצב זה הוא אינו יציב ומתפרק מהר. מימין ניתן לראות את הקיפול הנכון של החלבון היציב.
מולקולות החלבון במשחק מיוצגות כמודל לינארי שבו חומצות אמיניות מחוברות זו לזו בשרשרת באמצעות האמין והקרבוקסיל של כל אחת מהן, אמין-קרבוקסיל-אמין-קרבוקסיל- וכן הלאה – מבנה לינארי זה מכונה "שלד החלבון" (backbone). אל השלד מחוברים החלקים הייחודיים של החומצות האמיניות לכל חומצה אמינית יש חלק ייחודי ושונה מזה של האחרות שנקרא "שייר" (side residue) ומסומן באות R (תמונה 4).
השיירים מיוצגים על ידי קווים כחולים כאשר בכל קודקוד בשייר נמצא אטום, בדרך כלל פחמן. כאשר מפענחים את הרצף הגנטי של גן ניתן להשתמש בקוד הגנטי כדי "לתרגם" אותו לחלבון ואז ניתן למצוא בקלות יחסית את המבנה השניוני שלו, כלומר אזורים בחלבון שבהם השלד יתארגן בסליל ואזורים של "דף מקופל" הבעיה מסתבכת כאשר מנסים להבין כיצד החלקים הללו - הסלילים וה"דפים" - מסתדרים זה לעומת זה - המבנה השלישוני. מטרת המשחק היא לקפל את החלבון ולראות איך החלקים שלו מסתדרים זה לעומת זה באופן הטוב ביותר.
השחקנים מקבלים חידות ומזיזים את המבנה כך שהאטומים לא קרובים מידי או רחוקים מידי. כשאטומים קרובים מידי, ענני האלקטרונים שלהם דוחים זה את זה. כשהשרשראות של החלבון רחוקות מידי זו מזו, עלולים להיכנס ביניהן אנזימים מפרקים וגם אז סיכויי המבנה להתקיים בטבע נמוכים. עם ההתקדמות במשחק אנחנו מקבלים כלים המזיזים את השיירים ואת השלד.
מ...תחי...לים!!! הורידו את המשחק מהקישור באתר Foldit , התקינו אותו ונתחיל בהרפתקה. מאד עוזר לצפות בסירטון ההקדמה, ובסירטוני tutorials האלו.
אפשר גם להתחיל מחידות המבוא (intro puzzles) בהן לומדים להזיז את השיירים והשלדים, לשקשק ולנענע את הישבן... ואם נתקעים כדאי לחזור לסרטוני ההדרכה.
1. אפשר להזיז את הרקע כדי להזיז את נקודת המבט על החלבון
2. אפשר להזיז שיירים (side-chain) של חומצות אמיניות
כדורי הזיזים האדומים מצביעים על התנגשות בין אטומים. כלומר, מצב שלא יכול להתקיים ויש להזיז את השיירים באופן שימנע התנגשות
3. אפשר להזיז את השלד (backbone) של החלבון
לעיתים המרחק בין חלקי החלבון גדול מידי ונוצר חלל שלא יכול להתקיים. יש להקטין את החלל. חלל כזה מסומן על ידי עיגול אדום גדול.
4. אפשר להזיז שרשרת או מקטע בחלבון בזוויות מגוונות
5. לחצן “shake” מזיז את השיירים למצב המיטבי מהמצב אליו הגענו
6. לחצן “wiggle” מזיז את השלד למצב המיטבי מהמצב אליו הגענו
7. אפשר לחזור למצב קודם כדי ממנו להתקדם בחזרה למצב טוב יותר.
בהצלחה!
