Plie le - Foldit

Plie le
Foldit icon.png
Capture d'écran Foldit 2.jpg
Capture d'écran de l'application Foldit montrant un puzzle de pliage en cours
Développeur(s) Université de Washington , Center for Game Science, Département de biochimie
Première version 8 mai 2008 ; Il y a 13 ans ( 2008-05-08 )
Version préliminaire
Système opérateur Multiplateforme : Windows , macOS , Linux
Taille ≈434 Mo
Disponible en 13 langues
Liste des langues
tchèque, néerlandais, anglais, français, allemand, hébreu, indonésien, italien, polonais, roumain, russe, espagnol, scientifique
Taper Jeu vidéo de puzzle , pliage de protéines
Licence logiciel gratuit propriétaire à usage académique et à but non lucratif [1]
Site Internet plier .it

Foldit est un jeu vidéo de puzzle en ligne sur le repliement des protéines . Il fait partie d'un projet de recherche expérimentale développé par l' Université de Washington , Center for Game Science, en collaboration avec le UW Department of Biochemistry . L'objectif de Foldit est de plier le plus parfaitement possible les structures de protéines sélectionnées , à l'aide des outils fournis dans le jeu. Les solutions de score les plus élevées sont analysées par les chercheurs, qui déterminent s'il existe ou non une configuration structurelle native ( état natif ) qui peut être appliquée aux protéines pertinentes dans le monde réel. Les scientifiques peuvent ensuite utiliser ces solutions pour cibler et éradiquer les maladies et créer des innovations biologiques. Un article de 2010 dans la revue scientifique Nature a crédité les 57 000 joueurs de Foldit d'avoir fourni des résultats utiles qui correspondaient ou surpassaient les solutions calculées de manière algorithmique.

Histoire

Rosette

Le professeur David Baker , chercheur en protéines à l'Université de Washington, a fondé le projet Foldit. Seth Cooper était le concepteur principal du jeu. Avant de commencer le projet, Baker et ses collègues de laboratoire se sont appuyés sur un autre projet de recherche nommé Rosetta pour prédire les structures natives de diverses protéines à l'aide d' algorithmes informatiques spéciaux de prédiction de la structure des protéines . Rosetta a finalement été étendu pour utiliser la puissance de l' informatique distribuée : le programme Rosetta@home a été mis à disposition pour le téléchargement public et a affiché sa progression de repliement des protéines comme un économiseur d'écran . Ses résultats ont été envoyés à un serveur central pour vérification.

Certains utilisateurs de Rosetta@home sont devenus frustrés lorsqu'ils ont vu des moyens de résoudre les structures des protéines , mais n'ont pas pu interagir avec le programme. Espérant que les humains pourraient améliorer les tentatives des ordinateurs pour résoudre les structures des protéines, Baker a approché David Salesin et Zoran Popović, professeurs d'informatique à la même université, pour les aider à conceptualiser et à construire un programme interactif, un jeu vidéo , qui plairait au public et aider les efforts pour trouver des structures de protéines natives.

Plie le

Beaucoup des mêmes personnes qui ont créé Rosetta@home ont travaillé sur Foldit. La version bêta publique est sortie en mai 2008 et compte 240 000 joueurs enregistrés.

Depuis 2008, Foldit participe aux expériences d' évaluation critique des techniques de prédiction de la structure des protéines ( CASP ), soumettant ses meilleures solutions à des cibles basées sur des structures protéiques inconnues. CASP est un programme international visant à évaluer les méthodes de prédiction de la structure des protéines et à identifier celles qui sont les plus productives.

Buts

La prédiction de la structure des protéines est importante dans plusieurs domaines scientifiques, notamment la bioinformatique , la biologie moléculaire et la médecine . L'identification des configurations structurelles des protéines naturelles permet aux scientifiques de mieux les comprendre. Cela peut conduire à la création de nouvelles protéines par conception , à des avancées dans le traitement des maladies et à des solutions à d'autres problèmes du monde réel tels que les espèces envahissantes , les déchets et la pollution .

Le processus par lequel les êtres vivants créent la structure primaire des protéines, la biosynthèse des protéines , est raisonnablement bien compris, tout comme les moyens par lesquels les protéines sont codées sous forme d'ADN . Cependant, déterminer comment la structure primaire d'une protéine donnée devient une structure tridimensionnelle fonctionnelle, comment la molécule se replie , est plus difficile. Le processus général est compris, mais prédire la structure fonctionnelle éventuelle d'une protéine est exigeant en termes de calcul .

Méthodes

À l'instar de Rosetta@home, Foldit est un moyen de découvrir plus rapidement les structures de protéines natives grâce à l'informatique distribuée. Cependant, Foldit met davantage l'accent sur la collaboration communautaire à travers ses forums, où les utilisateurs peuvent collaborer sur certains plis. De plus, l'approche participative de Foldit met davantage l'accent sur l'utilisateur. L'interaction virtuelle et la ludification de Foldit créent un environnement unique et innovant avec le potentiel de faire progresser considérablement la recherche sur le repliement des protéines.

Interaction virtuelle

Foldit tente d'appliquer les capacités d' appariement de motifs tridimensionnels et de raisonnement spatial du cerveau humain pour aider à résoudre le problème de la prédiction de la structure des protéines. Les puzzles 2016 sont basés sur des protéines bien comprises. En analysant comment les humains abordent intuitivement ces énigmes, les chercheurs espèrent améliorer les algorithmes utilisés par les logiciels de repliement des protéines.

Foldit comprend une série de didacticiels où les utilisateurs manipulent des structures simples ressemblant à des protéines et un ensemble de puzzles périodiquement mis à jour basés sur de vraies protéines. Il montre une représentation graphique de chaque protéine que les utilisateurs peuvent manipuler à l'aide d'un ensemble d'outils.

Gamification

Les développeurs de Foldit voulaient attirer le plus de personnes possible à la cause du repliement des protéines. Ainsi, plutôt que de créer uniquement un outil scientifique utile, ils ont utilisé la gamification (l'inclusion d'éléments de jeu) pour rendre Foldit attrayant et attrayant pour le grand public.

Au fur et à mesure que la structure d'une protéine est modifiée, un score est calculé en fonction de la façon dont la protéine est bien pliée et une liste des scores élevés pour chaque puzzle est maintenue. Les utilisateurs de Foldit peuvent créer et rejoindre des groupes, et les membres des groupes peuvent partager des solutions de puzzle. Les groupes se sont avérés utiles pour former de nouveaux joueurs. Une liste distincte des scores élevés du groupe est maintenue.

Réalisations

Les résultats de Foldit ont été inclus dans un certain nombre de publications scientifiques.

Les joueurs de Foldit ont été collectivement cités comme « joueurs de Foldit » ou « joueurs, F. » dans certains cas. Des acteurs individuels ont également été répertoriés en tant qu'auteurs sur au moins un article et sur quatre dépositions liées à la banque de données sur les protéines .

  • Un article d'août 2010 dans la revue Nature a crédité les 57 000 joueurs de Foldit d'avoir fourni des résultats utiles qui correspondaient ou surpassaient les solutions calculées algorithmiquement, déclarant que « [p]layers travaillant en collaboration développent un riche assortiment de nouvelles stratégies et algorithmes ; contrairement aux approches informatiques, ils explorent non seulement l'espace conformationnel mais aussi l'espace des stratégies de recherche possibles".
  • Un article de novembre 2011 dans PNAS comparait les "recettes" développées par les joueurs Foldit aux scripts Rosetta développés par les membres du Baker Lab de l'Université de Washington. La recette "Blue Fuse" développée par les joueurs se compare favorablement à l'algorithme "Fast Relax" des scientifiques.
  • En 2011, les joueurs de Foldit ont aidé à déchiffrer la structure cristalline d'une protéase rétrovirale du virus du singe Mason-Pfizer (M-PMV), un virus du singe qui provoque des symptômes semblables au VIH/SIDA , un problème scientifique qui n'avait pas été résolu depuis 15 ans. Alors que le puzzle était disponible pendant trois semaines, les joueurs ont produit un modèle 3D de l' enzyme en seulement dix jours, suffisamment précis pour le remplacement moléculaire .
  • En janvier 2012, Scientific American a rapporté que les joueurs de Foldit avaient réalisé la première refonte participative d'une protéine, une enzyme qui a catalysé les réactions de Diels-Alder largement utilisées en chimie de synthèse . Une équipe comprenant David Baker du Center for Game Science de l' Université de Washington à Seattle a conçu l'enzyme à partir de zéro, mais a constaté que sa puissance devait être améliorée. Les joueurs de Foldit ont repensé l'enzyme en ajoutant 13 acides aminés , augmentant son activité de plus de 18 fois.
  • Un article de septembre 2016 dans Nature Communications a détaillé un "concours de construction de modèles cristallographiques entre des cristallographes qualifiés, des étudiants de premier cycle, des joueurs Foldit et des algorithmes de construction de modèles automatiques" dans lequel "une équipe de joueurs Foldit a obtenu la structure la plus précise" en adaptant une protéine au résultats d'une expérience de cristallographie aux rayons X.
  • Un article de juillet 2018 dans Nature Communications a passé en revue la collaboration entre les joueurs Foldit et les équipes du consortium WeFold lors des compétitions biennales CASP CASP11 et CASP12.
  • Une lettre de juin 2019 dans Nature décrivait l'analyse de protéines conçues par les joueurs de Foldit. Quatre protéines de joueur conçu ont été cultivées avec succès dans E. coli , puis « résolus » par cristallographie aux rayons X . Les protéines ont été ajoutées à la banque de données de protéines sous les noms 6MRR , 6MRS , 6MSP et 6NUK .
  • En novembre 2019, un article de PLOS Biology a rapporté comment les joueurs de Foldit étaient capables de "créer des structures de protéines dans des cartes cristallographiques à haute résolution avec plus de précision que les cristallographes experts ou les algorithmes de construction de modèles automatisés" en utilisant les données d' expériences cryo EM .

Développement futur

La boîte à outils de Foldit est principalement destinée à la conception de molécules protéiques. Le créateur du jeu a annoncé son intention d'ajouter, d'ici 2013, les éléments constitutifs chimiques des sous-composants organiques pour permettre aux joueurs de concevoir de petites molécules.

Voir également

Les références

Liens externes