Rosetta@home
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Rosetta@home è un progetto di Calcolo distribuito per predire e architettare le strutture delle proteine. La sua sede è ai "Baker Laboratory" all'Università di Washington, e uno dei capi di questo progetto è David Baker (Professore di biochimica all'Università di Washington.
Il progetto gira sulla piattaforma Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC).
Lo scopo del progetto è quello di apprendere informazioni importanti sulle proteine per combattere malattie come HIV, Malaria, Cancro e il Morbo di Alzheimer.
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[modifica] Importanza del progetto
Decodificare il Genoma Umano è probabilmente il più grande successo di questo secolo. Ma prima che possa essere impiegata questa conoscenza gli scienziati devono fare avanzare di un passo la ricerca: essi hanno bisogno di capire come le proteine sono costruite dal nostro DNA. Le proteine sono le parti che costituiscono le cellule viventi.
Con il completamento del Genoma umano gli scienziati hanno soltanto una visione "piana" della struttura delle proteine (la struttura primaria sono le sequenze di aminoacidi). Per poter conoscere approfonditamente cosa fanno le proteine, gli scienziati hanno bisogno di conoscere la struttura tridimensionale delle proteine (struttura terziaria). Conoscendo le proteine in 3D, gli scienziati potranno intuire il loro ruolo nei processi delle cellule e creare terapie più efficaci nel combattere un gran numero di malattie.
La struttura 3D delle proteine attualmente è scoperta in modo sperimentale nei laboratori attraverso la Cristallografia a raggi X oppure attraverso la Risonanza magnetica nucleare. Il processo è però molto lento (possono essere impiegate settimane o addirittura mesi per capire come cristallizzare una proteina per la prima volta) e molto costoso ($20'000-$100'000 USD per proteina). Una volta che la struttura 3D di una proteina è completata, spesso viene depositata in un database di pubblico dominio come il Protein Databank o il Cambridge Protein Structure Database. Nel corpo umano ci sono circa 400'000 proteine e molte di più ce ne sono in altri organismi. Attualmente sono solo circa 36'000 le strutture di proteine depositate nel Protein Data Bank. Molte strutture ottenute nei laboratori delle imprese private non sono depositate in database pubblici per la loro importanza in campo farmaceutico.
Uno degli obiettivi di Rosetta@home è di calcolare (sui computer e non in laboratorio) la struttura 3D di quante più proteine sia possibile e di rendere questa conoscenza accessibile ai ricercatori di tutto il mondo gratis.
[modifica] Attinenza medica
Rosetta@home è un progetto focalizzato sulla ricerca di base, ma parte del lavoro include vari virus tra cui AIDS/HIV, Alzheimer, Cancro, Cancro alla prostata e Malaria. Non ancora tutti i progetti dei virus appena citati sono già sulla piattaforma BOINC perché il progetto sta lavorando su di un efficente sistema per le code in grado di permettere ai ricercatori di inviare nuovi progetti in maniera semplice ((EN) [1]).
Esiste un collegamento in tre punti che porta dalla previsione strutturale al trattamento della malattia:
1. Previsione strutturale e disegno delle proteine sono strettamente collegati
- Miglioramenti nella previsione strutturale portano a miglioramenti nel disegno delle proteine, il quale a sua volta può essere direttamente tradotto nella creazione di nuovi enzimi, vaccini ecc.
2. La previsione strutturale identifica gli obiettivi per nuove medicine
- Quando prevediamo la struttura delle proteine del genoma umano su larga scala, noi impariamo molto sul funzionamento delle proteine che aiuterà a capire come lavorano le cellule e come si formano le malattie. Più concretamente, gli scienziati saranno in grado di identificare molti nuovi obiettivi per le medicine per quelle piccole molecole inibitrici che possono essere disegnate.
3. La previsione strutturale permette di usare il "disegno razionale" per creare nuove medicine
- Se si conosce la struttura di una proteina, si può determinare i suoi siti funzionali, e specificatamente gli obiettivi per quei siti che possono essere inattivati da una nuova medicina.
[modifica] Differenze tra progetti di ricerca sulle proteine
Rosetta@home e Predictor@home sono entrambi votati alla predizione della struttura tridimensionale. Rosetta usa funzioni di energia per trovare gli stati più bassi o i più stabili mentre Predictor usa le simulazioni "Monte Carlo" sfruttando una conoscenza di base fornita su di un modello in lattice semplificato.
Folding@home studia gli avvolgimenti (o gli errati avvolgimenti) delle proteine per capire meglio lo sviluppo delle malattie.
