 الفكرة العلمية وراء مشروع Folding@home
ما هي البروتينات؟
هي عبارة عن سلاسل من الأحماض الأمينية ذات جزيئات طويلة السلسلة، فالبروتينات هي الأساسيات الحيوية للكثير من العمليات. مثل الأنزيمات: التي هي القوة الرئيسية المسؤولة عن جميع العمليات الكيموحيوية في الجسم, مما ينتج عنها عمل وظائف الجسم بشكل سليم. و كعناصر بنائية :تمثل البروتينات المكون الرئيسي لعظامنا, العضلات, الشعر, الجلد و الأوعية الدموية. وكالأجسام المضادة:- التي تتعرف على العناصر الدخيلة على الجسم وتسمح لجهاز المناعة ليبدأ بالتخلص من الدخلاء غير المرغوب بهم. لهذه الأسباب: سعى العلماء لمعرفة تسلسل الجينوم البشري, الذي يمثل الخارطة الأولية لعالم البروتين في علم الأحياء؛ لكن كيف يمكننا فهم هذه البروتينات وكيف تعمل؟ لماذا يتم "طي" البروتينات؟
على كل حال, فقط معرفة هذا التسلسل أعلمنا بالقليل عما تفعله البروتينات وكيف تفعل ما تفعله. في السعي للقيام بوظيفتها (مثال : كأنزيمات أو أجسام مضادة), يجب أن تأخذ شكلا خاصا, أو ما يطلق عليه "الطي". هذه البروتينات آلات مذهلة حقيقة: فقبل أن تقوم بعملها, تتضّام (تتجمع) على نفسها! هذا التجمع (التضّام) الذاتي هو ما يطلق عليه "الطي". واحد من أهداف مشروعنا هو محاكاة عملية طي البروتين بهدف فهم كيفية تضّام (انطواء) البروتينات بسرعة وكفاءة (موثوقية), ولتعلم حول ما يحصل عندما تنحرف هذه العملية عن مسارها (عندما يحصل سوء طي). طي البروتين والأمراض:- جنون البقر, الزهايمر, هنتنغتنون, ...الخ
ماذا يحدث إذ لم يتم طي البروتينات بشكل صحيح؟ الأمراض مثل: الزهايمر, التليف الكيسي (مرض وراثي يصيب الغدد و الطبقة المبطنة للرئتين و الكبد و البنكرياس), مرض جنون البقر, وانتفاخ الرئة الوراثي والعديد من السرطانات, يُعتقد أنها تنتج عن سوء طي البروتينات. عندما يحدث سوء طي للبروتينات, فان البروتينات تتراكم و تتجمع مع بعضها .هذه التراكمات (التجمعات) تتجمع عادة في الدماغ, حيث يُعتقد انه يسبب أعراض مرض جنون البقر أو الزهايمر.  لماذا من الصعب فهم عملية طي البروتينات؟
عملية طي وتجميع البروتينات لنفسها عملية مذهلة و تحدث بسرعة مذهلة جدا, تقريبا في أجزاء من مليون في الثانية. رغم أن هذا الوقت يعتبر سريع للغاية بالنسبة للإنسان, إلا أنه طويل بشكل ملحوظ لأجهزة الكمبيوتر لكي تقوم بمحاكاته. بمعني أن جهاز الكمبيوتر يحتاج يوم كامل لكي يستطيع محاكاة 1 نانوثانية (1/1000000 من الثانية) من الطي وبالتالي يحتاج الكمبيوتر إلي 10 آلاف يوم لكي يقوم بعملية طي واحدة. وبحسبة سريعة: سيحتاج ل 30 عام لكي ينتهي منها, وهذه فترة طويلة جدا للحصول علي نتيجة طي واحدة. حلولنا: استخدام قوة الحوسبة المنتشرة في المحاكاة, والذي لم يكن متاح في الماضي:-
قامت مجموعتنا بتطوير طرق عديدة لمحاكاة عملية الطي, والتي يمكنها كسر أساسيات المحاكاة المعملية المستخدمة حاليا عن طريق تقسيم العمل بين العديد من المعالجات في نفس الوقت مع استخدام التسريع علي حسب عدد المعالجات المستخدمة. أيضا مع قوة برنامج الطي في المنزل (أكثر من 100 ألف معالج يعمل في المشروع), نستطيع بنجاح تحطيم سرعة الطي الطبيعية ومحاكاة الملايين من عمليات الطي والمساعدة في كشف أسرار عملية طي البروتينات. ماذا فعلنا, وماذا سنفعل؟
حقق مشروع الطي في المنزل نجاحا منقطع النظير, ففي عام 2000 – 2001: قمنا بعملية طي قصيرة و بسيطة للبروتينات مع استخدام الأساليب المعملية في طرقنا. الآن نحن نعمل للمزيد من التقدم و لإضافة المزيد من عمليات طي البروتينات المعقدة و المشوقة وتسجيل عمليات طي البروتينات في زمن قدره مايكروثانية مضمنا أنواع من البروتينات (BBA5, the villin headpiece, Trp Cage). حديثاً (2006 حتى اليوم): كرّسنا الكثير من جهودنا في دراسة البروتينات و أثارها في الأمراض, كالزهايمر وداء الهنتنجتون. يمكنك مشاهدة العديد من نتائجنا ودراستنا وانجازاتنا العلمية على صفحة الأوراق. كيف يمكنني معرفة المزيد عن مشروع Folding@home؟ وماذا قام المشروع بانجازه حتى الآن؟
يمكنك معرفة بعض من نجاحاتنا في المشروع و كيفية عمله عن طريق قراءة أوراقنا الحديثة, أو مشاهدة الأحاديث الصحفية التي تمت عن أعمالنا. أيضا أدخل و تصفح صفحة الإستفسارات أيضا صفحة الأمراض وأسئلة طبية حيوية قمنا بدراستها. هل تستطيع إخباري عن إمكانية الوصول إلى معرفة المزيد عن الطرق الحسابية والإحصائية خلف المشروع (مثال: كيفية حساب العمليات التي تتم)؟
لقد تم عمل موسوعات و مواضيع عن هذا الأمر في الموقع الشهير Wikipedia, وهي مكتوبة بشكل جيد. لذا ننصحك بإستخدم هذه الروابط: Molecular Mechanics, Molecular Dynamics, Force Fields, و Implicit Solvation. Last Updated on May 29, 2009, at 02:52 PM |