Mit einem kostenlosen computer-Spiel namens Foldit, die Forscher sind sich der Hilfe von Bürger-Wissenschaftlern, Wirkstoffe zu entwerfen, die aufhören konnte, das neuartige coronavirus infizieren menschliche Zellen.
HHMI Wissenschaftler schließen sich viele Ihrer Kolleginnen und Kollegen weltweit bei der Bekämpfung der neuen coronavirus. Sie entwickeln diagnostische Tests, das Verständnis der virus die grundlegende Biologie, Modellierung der Epidemiologie, der Entwicklung von möglichen Therapien oder Impfstoffe. In den nächsten Wochen werden wir die Geschichten einiger dieser Arbeit.
Das beste, was die meisten von uns tun kann, um zu kämpfen COVID-19 ist zu Hause bleiben, zur Eindämmung der Erkrankung der Atemwege, die Ausbreitung der. Aber jeder mit einem computer in der Tonhöhe kann mehr aktiv zu: indem Forscher entwerfen Medikamente zur Bekämpfung des virus jetzt verantwortlich für Hunderte von tausenden von Infektionen weltweit.
Howard Hughes Medical Institute Investigator David Baker schafft neue Proteine maßgeschneidert für spezifische Aufgaben. Nun, mit seinem team an der Universität von Washington auf der Jagd nach Proteinen, die stoppen könnte, der Roman coronavirus (sogenannte SARS-CoV-2) infiziert menschliche Zellen—und Sie sind sich Bürger, Wissenschaftler zu helfen, über ein kostenloses computer-Spiel namens Foldit.
Foldit-Spieler auf der ganzen Welt konkurrieren zu lösen protein-Rätsel Digital, die Entwicklung von Molekülen mit bestimmten Spezifikationen. Wissenschaftler sind sich nun gegen Spieler um design Proteine können glom auf das neue Corona-Virus und sperrt seinen Eintritt in die Zellen. Solche Proteine könnten möglicherweise entwickelt werden antivirale Medikamente, um zu vermindern die schwere von Patienten‘ Symptome.
„Wir finden, dass die Kreativität des crowdsourcing ist wirklich, wirklich hilfreich, wenn Sie Fragen 100 Menschen, etwas zu tun, Sie werden es tun in 100 verschiedenen Arten. Das ist wirklich wertvoll für uns bei protein design Probleme“, sagt Brian Koepnick, ein Forschungs-Wissenschaftler in Baker ‚ s lab, der hilft, führen Sie Foldit.
Eiweißbausteine, sogenannte Aminosäuren string zusammen und bilden lange Ketten. Diese Ketten Knautschzone in kompakter 3-D-Strukturen—ein protein der fertigen Form. Forscher können voraussagen, wie sich eine Kette könnte zerknittern, oder rückwärts zu arbeiten, um herauszufinden, welche Aminosäure-Kombinationen erstellen, die ein bestimmtes protein-Struktur.
Baker ‚ s-team eine gute Idee hat, welche Art von protein, die Sie suchen. Wie andere Coronaviren, das virus, das bewirkt, dass COVID-19 Zellen infizieren können über die „spike protein.“ Dieses protein Riegel auf bestimmten menschlichen Zellen, so dass der virus Durchgang durch die äußere Membran zu multiplizieren innerhalb. Ein protein, das packt der coronavirus spike-protein in der Lage sein könnte zu Störungen führen, Baker sagt, verhindern, dass das virus von der Bindung an die Zellen.
Zu finden, wie ein protein, ist eine gewaltige Aufgabe“, sagt er. „Es ist genau diese riesige Anzahl von Möglichkeiten.“ Zellen bauen Proteine von einem toolkit der zwanzig standard-Aminosäuren. Jedem eine Eiweiß können aus Hunderten von Aminosäuren, die miteinander verknüpft, woraus sich Milliarden von Konfigurationen.
Baker ‚ s lab verwendet maßgeschneiderte computer-algorithmen, um die Geschwindigkeit der protein-design-Prozess. Gegeben ein Ziel Form, die Ihr Programm sendet zurück Aminosäure-Kombinationen, die, wenn gefaltet, kann die Ausbeute etwas ähnliches. Die algorithmen können auch die Berechnung der hypothetischen Proteine‘ Stabilität, die zeigt, wie die Wahrscheinlichkeit, dass Sie halten die von Ihnen vorgeschlagenen Form im realen Leben. Die Foldit-Spiel arbeitet mit diesem computer-Programm, sondern lässt die Menschen nehmen die Zügel in die Hand. Spieler können bauen ein protein aus dem Boden und zwicken Sie, wie Sie gehen, versuchen, zu erfüllen, design-Kriterien, während im Wettbewerb für die höchste Stabilität Punkten.
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„Wir suchen nach Möglichkeiten, Menschen und Computer zusammenarbeiten können, um dieses problem zu lösen, anstatt sich auf die stärken von nur einer oder der andere,“ Koepnick sagt. Menschen haben Einfallsreichtum und einem Sinn für design, dass Computer fehlt. Er und seine Kollegen sich gestellt haben fast 2.000 verschiedene protein-design-Rätsel, um Hunderte von tausenden von Foldit-Spieler seit 2008, wenn das Spiel wurde von Baker ‚ s lab.
„Wir haben festgestellt, dass Foldit-Spieler können wirklich bemerkenswerten designs, die Falten, wie vorhergesagt,“ Bäcker“, sagt. „Wir sind sehr aufgeregt, um zu sehen, was Foldit-Spieler kommen mit für COVID-19.“
Jedes protein-puzzle ist in der Regel offen für etwa eine Woche. Die Foldit-team gepostet hat mehrere Runden von coronavirus-Rätsel im vergangenen Monat, die Aktualisierung der Spieler-Führung als neue Informationen über das virus kommt in.
Bereits ein paar Entwürfe scheinen vielversprechend, Baker sagt. Aber nicht jedes protein, das scheint gut auf dem computer-Bildschirm tatsächlich funktioniert im wirklichen Leben. Die Mannschaft läuft mehr Rechenleistung tests, und Sie planen, zu studieren, außergewöhnliche Lösungen im Labor. (Beim UW-Labore haben meistens heruntergefahren, Forschung auf COVID-19 aktiv ist, mit Vorsichtsmaßnahmen für das Personal.)
Sein team hatte Erfolg mit einer ähnlichen Strategie zu entwerfen Grippe-virus-Hemmer. „Im Allgemeinen, die Coronaviren scheinen zu mutieren weniger als influenza-Viren,“ Bäcker“, sagt. „So, das macht Sie ein wenig leichter, ein Ziel.“ Dennoch, warnt er, seine lab-Beitrag ist nur der erste Schritt in einer langen Reise in Richtung einer Droge. Sie schicken Proteine, übergeben screening test zu anderen Kollegen, die testen Sie auf Zellen, gewachsen in der Kultur Gerichte, und vielleicht irgendwann in der lab-Tiere und Menschen.
