The science behind Folding@home

Click here for a video introduction to the science behind Folding@home

Proteins là gì?

Proteins là những giải dây chuyền kết nối những phân tử amino acids. Giống như enzymes, proteins là thành phần căn bản thúc đẩy cho quá trình sinh hoá được hoàn tất. Như phân tử cấu trúc, chúng là thành phần chính tạo ra xương, cơ bắp, tóc, da và mạch máu. Về kháng thể, chúng nhận diện những nguyên tố độc hại và để cho hệ thống miễn nhiễm hoạt động để trừ khử độc tố. Vì những lý do này, các nhà khoa học gia đã kết hợp lại thành nhiễm sắc thể của loài người - văn bản nghiên cứu về tất cả các proteins trong sinh học - nhưng làm sao chúng ta có thể hiểu được proteins làm gì và làm như thế nào?

Tại sao proteins "fold"?

Tuy nhiên, quá trình này chỉ cho chúng ta biết chút ít về proteins làm gì và hoạt động ra sao. Để thực hiện được nhiệm vụ của chúng (ví dụ như enzymes, antibodies), proteins phải hợp thành một hình thể nào đó - còn gọi là "fold". Bên cạnh đó, proteins là những cỗ máy tuyệt vời: trước khi bắt tay vào việc, chúng tự kết lại với nhau! Việc tự kết hợp này gọi là "folding." Một trong số những mục tiêu của chúng tôi là giả lập protein folding để tìm hiểu làm sao proteins có thể fold quá nhanh và quá chính xác, và đồng thời tìm hiểu về hậu quả khi quá trình folding bị sai lệch (khi proteins misfold.)

Protein folding và bệnh tật: BSE (Bò Điên), Alzheimer's (mất trí), Huntington's (....),...

Điều gì xảy ra nếu proteins fold sai? Các chứng bệnh như Alzheimer's, cystic fibrosis, BSE, vv... và nhiều căn bệnh ung thư khác. Khi proteins misfold, chúng có thể kết lại thành một khối. Những khối này thường xuất hiện ở não và được xem là nguyên nhân gây ra bệnh Mad Cow hoặc Alzheimer's.

Vì sao protein folding khó hiểu quá?

Điều kinh ngạc không phải vì proteins tự kết xoắn - fold - mà vì tốc độ của chúng: có khi lên đến một phần triệu giây. Trong khi khoảng thời gian này quá nhanh đối với con người, thì nó lại quá chậm đối với computers để hình thành. Sự thật thì mất khoảng một ngày để giả lập một phần triệu giây (nanosecond). Rủi thay, proteins fold mất khoảng mười ngàn nanosecond; do đó, sẽ phải cần mười ngàn ngày (cpu) để giả lập folding -- thời gian quá lâu cho một kết quả.

Cách giải quyết: Sử dụng kỹ thuật tính toán phân giải mới để giả lập - điều mà trước kia không thể thực hiện được.

Nhóm chúng tôi đã tìm ra nhiều cách mới để giả lập protein folding để có thể vượt qua sự cản trở về tỷ lệ về thời gian bằng cách trải đều công việc giữa các processors. Nhờ vậy, với công suất của Folding@Home (với 100 ngàn processors), chúng tôi đã thành công trong việc vượt qua mức cản giới hạn một phần triệu giây để giả lập folding với thời gian một phần ngàn giây và đã giúp vén ra bức màn bí mật về việc proteins fold như thế nào.

Chúng tôi đã đạt được gì? và định hướng sắp tới?

Folding@Home là một sự thành công. Trong những năm 2000-2001, chúng tôi thử một vài proteins folding nhỏ gọn để kiểm chứng phương pháp thực nghiệm của chúng tôi. Hiện nay, chúng tôi tiếp tục mở rộng phương pháp này và áp dụng lên các proteins có cấu tạo phức tạp hơn, cũng như các nghi vấn về folding và misfoling. Từ 2002 - 2006, Folding@Home đã nghiên cứu thêm nhiều proteins phức tạp và tường trình về các proteins fold với tỷ lệ thời gian là một phần triệu giây, bao gồm BBA5, villin headpiece, Trp Cage, cùng các loại khác.

Gần đây nhất (2006-hiện tại), chúng tôi đã và đang chú tâm vào việc nghiên cứu các proteins liên quan đến bệnh tật, như là Alzheimer's, Huntington's. Bạn có thể tìm hiểm thêm về thành quả mà chúng tôi đã đạt được cũng như còn đang bàn thảo Papers Page.

Làm sao tôi có thể biết Folding@Home hoạt động ra sao và Folding@Home đã đạt được những thành quả gì?

Khởi điểm tốt nhất cho việc tìm hiểu về những thành quả cũng như Folding@Home hoạt động ra sao là những bản nghiên cứu và báo chí liên quan đến công việc của chúng tôi. Bên cạnh đó, bạn nên ghé qua trang FAQ và đặc biệt là trang diseases and biomedical questions we are studying.

Last Updated on September 20, 2008, at 02:56 PM by SongbinhNguyen (aka sbinh)