Sapere Scienza

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Foldit, progetta anche tu una proteina giocando

14 Giugno 2019

Vi avevamo già parlato di citizen science, parte della scienza il cui contributo proviene da cittadini non esperti che, nei casi descritti, mettono a disposizione la capacità di calcolo del proprio computer per aiutare la ricerca. Ci sono altri modi per collaborare, più coinvolgenti e divertenti. Ad esempio cimentarsi in un videogioco. Questo è alla base dello sviluppo di Foldit, che permette di progettare proteine giocando.

 

Si può giocare con galassie, neuroni, geni...

 

Un videogioco è un'esca ghiotta e pensare di potersi divertire aiutando la ricerca scientifica è sicuramente una buona motivazione che attira un gran numero di persone. In questo modo è possibile raccogliere una mole di dati che difficilmente un singolo o un insieme di laboratori riuscirebbe a produrre. I settori che hanno utilizzato l'approccio ludico sono quello astronomico, medico e biologico. C'è Galaxy Zoo, evolutosi nel tempo dal 2007 a oggi, il cui obiettivo è la classificazione di galassie; Eyewire, dalla grafica e comunicazione molto accattivante, progetto di neuroscienze per mappare i neuroni della retina; Phylo, per analizzare allineamenti multipli di sequenze di DNA e supportare gli scienziati nel tracciare la sorgente genetica di alcune malattie.
Foldit, il videogioco di cui vi parleremo, ha però una caratteristica particolare. Fa appello a ciò che rende unici noi esseri umani e che, per ora, ci differenzia dai potenti algoritmi degli specialisti: la creatività.

 

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... e con le proteine...

 

Foldit non è nato da poco: è dal 2008 che i ricercatori stanno lavorando a un modo di trasformare in un videogioco lo studio di proteine. I primi risultati sono stati pubblicati questo mese su Nature e sono molto promettenti.
Le proteine sono biomolecole fondamentali che si trovano in ogni cellula di qualsiasi organismo. Hanno strutture tridimensionali complesse che hanno differenti compiti, solo per citarne alcuni la digestione, la cicatrizzazione delle ferite, il funzionamento del sistema immunitario.
Costruire una nuova proteina è un lavoro impegnativo e complicato da presentare in forma di videogioco. In Foldit i giocatori devono cercare di creare una struttura di una proteina ripiegata in 3D e una sequenza di aminoacidi che codifichi per quella struttura, tutto a partire da una catena polipeptidica estesa, una sequenza di aminoacidi lineare. Gli scienziati, dopo aver analizzato le molte ripetizioni nelle progettazioni operate dai giocatori, le soluzioni con il punteggio più alto e aver migliorato di conseguenza il videogioco, hanno fatto sì che ora con Foldit sia possibile, partendo da una catena polipeptidica estesa, produrre non solo una ma differenti strutture proteiche e sequenze che codifichino per queste proteine in silico, ossia all'interno di una simulazione matematica.

 

 

... per aiutare la ricerca, anche senza essere scienziati

 

Una delle novità è che, se prima con Foldit i giocatori interagivano solo con proteine già esistenti, ora hanno mostrato di poter progettare molecole nuove: i ricercatori hanno testato in laboratorio 146 proteine progettate dai giocatori e 56 si sono mostrate stabili. Come è descritto nel comunicato stampa riguardante la notizia pubblicato dalla University of Washington School of Medicine, creare nuove proteine è come cercare di intrecciare nodi mai visti usando una corda che è milioni di volte più sottile di un capello. Fino a ora solo un piccolo gruppo di esperti con una conoscenza molto approfondita dell'ambito erano riusciti in questa complessa sfida e gli algoritmi a disposizione avevano all'attivo più fallimenti che successi.
Quali risultati hanno raggiunto Foldit e i suoi giocatori? Hanno dato una mano nella determinazione della struttura della proteina legata all'HIV, hanno migliorato l'attività di enzimi utili, creato proteine che stimolano il sistema immunitario a combattere il cancro e altre che potrebbero divenire potenti vaccini. Non male per un videogame!

 

Franco Bagnoli parla di un altro tipo di giochi nell'articolo "Un esempio di teoria dei giochi: i venditori di gelato", che potrete acquistare singolarmente o con il numero di febbraio 2018 di Sapere.

 

Immagine di copertina: screenshot di Foldit, il videogioco per progettare proteine, ripreso dal video di presentazione della UW School of Medicine che è presente nell'articolo.

copertina   maggio-giugno 2019

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