De wetenschap achter Folding@home

Klik hierboven ter introductie tot de wetenschap achter Folding@home

Wat zijn proteïnen (eiwitten)?

Eiwitten zijn halskettingen van amino zuren, langerekte moleculen. Eiwitten zijn de basis van op welke manier de biologie zijn zaakjes voor elkaar krijgt. Zoals enzymen, zijn zij de drijvende kracht achter alle biochemische reacties welke de biologie in staat stellen om hun werk te doen. Als structurele elementen, zijn zij de verantwoordelijke en belangrijkste samensteller van onze, botten, spieren, haren, huid en bloedvaten. Als antilichamen, herkennen zij binnnendringende elementen en staan de immuunsystemen toe, ongewenste indringers te verwijderen. Om deze redenen hebben de wetenschappers het menselijk genoom in kaart gebracht, welke een blauwdruk is van alle eiwitten in de biologie. Maar hoe kunnen we gaan begrijpen wat eiwitten doen en hoe zij precies werken?

Waarom "vouwen" eiwitten zich?

Hoewel het kennen van de volgorde nog niet genoeg is,dit verteld on immers niet wat het eiwit doet en hoe het dat dan doet. Om hun functie-taken te kunnen uitvoeren (bv als enzymen of antilichamen), moet zij een bepaalde "houding" aannemen, ook wel bekend als een "vouwing" Daarom zijn eiwitten echt verbazingwekkende machines: voor zij hun werk kunnen doen, stellen zij zichzelf samen! Deze zelf-samenstelling wordt "folding." (vouwing genoemd. Een van onze project doelstellingen is om dit proces te simuleren (na te bootsen) om te leren hoe eiwitten zo snel kunnen en betrouwbaar kunnen vouwen, en te leren wat er gebeurt als dit proces fout gaat (als eiwitten zich MISvouwen).

Eiwitvouwing en ziektes: BSE (Gekke koeien), Alzheimer, Huntington, ...

Wat gebeurt er als eiwitten misvouwen? Ziektes zoals: de Ziekte van Alzheimer , Cystic Fibroses, BSE (Gekke Koeien Ziekte), een overerfde vorm van emphysema, en zelfs vele Kankersoorten worden verondersteld door misvouwing te ontstaan. Als eiwitten misvouwen, kunnen zij samen gaan klonteren en worden dan "aggregaten" genoemd. Deze klonten worden vaak in de hersenen aangetroffen, waar zij worden verondersteld de oorzaak te zijn van onder andere: Gekke Koeien Ziekte (CJZ) of Alzheimer en de Ziekte van Huntington.

Waarom is eiwitvouwing zo moeilijk te begrijpen?

Het is verbazingwekkend dat de eiwitten zich niet alleen zelf samenstellen, daarna vouwen, maar doen dit ook nog eens zo supersnel: sommige zo snel als een miljoenste van een seconde. Terwijl deze tijd heel erg snel is voor menselijke begrippen, is het opmerkelijk lang voor een computer om te simuleren. In feite, het duurt ongeveer een dag om een nano-seconde (1/1,000,000,000 van een seconde)te simuleren. Jammer genoeg vouwen eiwitten zich op tienden van een microseconde tijdschaal (10,000 nanoseconden). Dus zou het 10,000 CPU dagen duren om het vouwen te simuleren Ter voorbeeld: het zou 30 CPU jaren gaan duren! En dat is natuurlijk veel te lang om op EEN resultaat te wachten!

Onze oplossing: Gebruik nieuwe gedistribueerde computer algoritme technieken om te simuleren wat voorheen niet mogelijk was.

Onze groep heeft verschillende nieuwe methodes ontwikkeld om eiwit vouwing te simuleren, welke fundamentele barrières kunnen slechten van simulerende experimentele tijdsschalen door het werk, op een nieuwe manier, te verdelen over meerdere processors, door middel van een lineaire versnelling in de aantallen van deze processors. Samenvattend, met de kracht van Folding@Home (nu al meer dan 300,000 processors), hebben we succesvol de microseconde barrière verpletterd, door in milliseconden de vouwingstijd te berekenen en bijgedragen het mysterie te ontrafelen, hoe eiwitten zich vouwen.

Wat hebben wij tot nu toe gedaan en welke kant gaat we op?

Folding@Home is een succes gebleken. In 2000-2001, hebben wij verscheidene kleine, snel vouwende eiwitten onder de loep genomen, met experimentele goedkeuring van onze methode. Momenteel zijn wij bezig om onze methodes verder te ontwikkelen, en dit toe te passen op meer complexe en dus interessante eiwitten, maar ook misvouwende eiwit vragen komen aan de orde. Sinds toen (2002-2006), Heeft Folding@Homemeer en meer complexe eiwitten bestudeerd. Rapporterend over het vouwen van vele eiwitten op de microseconde tijdschaal, inclusief BBA5, "the villin headpiece", "Trp Cage", tesamen met anderen.

Meer recent (2006-tot heden), hebben wij veel tijd en werkf besteed aan de bestudering van de Ziekte van Alzheimer, door veel eiwitten te bestuderen relevant bij de Ziekte van Alzheimer en de Ziekte van Huntington. Meer informatie hierover is te vinden op de wetenschappelijke resultaten Verslagen "Papers" Pagina.

Op welke manier kan ik meer leren over Folding@home en wat heeft Folding@home tot nu toe gedaan?

Een goede plek te starten met kennisnemen over sommige van onze successen als ook hoe Folding@Home precies werkt is door onze meest recente "papers" te lezen ofwel de persveslagen van ons werk. Check ook eens onze FAQ en in het bijzonder, onze pagina van de ziektes en biomedische zaken die wij bestuderen.

Laatste Update op October 17, 2008, at 04:12 AM door Hans van der Leer