Белки счет любят

Организаторами проекта Folding@Home опубликованы первые серьезные результаты.

Гигантские сети распределённых вычислений, возводимые тысячами и тысячами энтузиастов, выделяющих свободное машинное время на своих компьютерах под решение той или иной общей задачи, в последнее время на слуху у всех. Однако, успехи их достаточно редки: единственный громкий результат за последние несколько лет - завершение работ по подбору 64-битного криптоключа RC5-64. Конечно, была ещё и масса промежуточных результатов (в прошлом году в проекте PrimeNet нашли самое большое простое число), но ни один из них не был достаточно важным, чтобы стать основой для серьёзной статьи, повествующей о заметном научном достижении. Впрочем, на днях это упущение исправили: силами двухсот тысяч компьютеров, восьми десятков тысяч энтузиастов и группы исследователей из Стэнфордского университета США (Stanford University), объединёнными в рамках проекта Folding@Home, получены и проверены важные результаты относительно механизма образования белков.

Основанный в 2000-м году, Folding@Home во многом уникален. Прежде всего, своей направленностью на процессы, обычно изучаемые в стенах химических лабораторий. Строго говоря, задача проекта - создание математических моделей, которые смогли бы корректно описать поведение столь сложных образований, каковыми являются белки: синтезированные живой клеткой (по сути - станком с числовым программными управлением, программой для которого является геном, а исходным материалом - аминокислоты), они, прежде чем начать исполнять свою функцию в организме, должны пройти через процесс самостоятельной сборки, иначе именуемый свёрткой - "protein folding" в английской терминологии. Отсюда и название проекта, предназначенного для моделирования во многом остающегося загадкой процесса самосборки белков. Продолжительность самосборки белка крайне мала и измеряется в миллионных долях секунды. Но сложность этого механизма столь высока, что обычному компьютеру может потребоваться целый день лишь на то, чтобы достоверно воссоздать происходящее в одну миллиардную долю секунды.

Вторая необычная черта проекта - визуализация. В отличие от SETI@Home, RC5 и некоторых других систем, отображение результатов в Folding@Home может производиться в виде, понятном даже неспециалисту. Конечно, вариант консольного клиента, без графики, остаётся, но трёхмерное изображение сложнейших молекул, появляющееся во время работы программы-клиента, выполненной в форме скринсейвера - великолепная приманка для рядовых пользователей персоналок. Для проекта, построенного на голом энтузиазме участников, это очень важное свойство. Наконец, создатели Folding@Home - некоммерческая научная группа (Pande Group), из чего проистекает третья особенность: важные результаты работы публикуются в специализированной прессе, чтобы доступ к ним в полном объёме смогли получить все любопытствующие и заинтересованные исследователи.

Впрочем, особенности - особенностями, но что же с новостью? Согласно статье, опубликованной учёными в Nature, результаты компьютерного моделирования свёртки простого белка BBA5 были успешно проверены практически (через нагрев настоящего белка лазерным излучением). Изюминка же случившегося в том, что результаты эти были получены ещё в прошлом году: несколько месяцев заняла подготовка и проведение публикации в столь серьёзный журнал, каковым является Nature. За два года работы Folding@Home, его участниками были просчитаны и подвергнуты экспериментальной проверке процессы сборки уже нескольких белков - как более простых, так и более сложных, чем BBA5. И поднятый шум объясняется просто - организаторам проекта нужно внимание общественности, чтобы перейти к решению задач большей сложности, непосредственно связанных с насущными проблемами современной медицины.

Считается, что некорректная сборка белковых молекул - причина очень многих заболеваний, начиная от болезни Альцгеймера и заканчивая некоторыми формами рака. Поняв, что именно мешает белкам принять корректную форму, можно нащупать и дорожку к излечению и профилактике таких болезней. Кроме того, зная, как именно образуются те или иные белки, учёные могут попытаться самостоятельно создать искусственные молекулы, копирующие структуру и принципы действия настоящих белков. Описать открывающиеся этим перспективы вряд ли возможно в рамках одной заметки: ведь белки - строительные кирпичики, из которых составлен любой и каждый живой организм на Земле…