Sarà un gioco a sciogliere i misteri della vita?

La natura è piena di grovigli, in apparenza inspiegabili, caotici. Ma una regola c'è sempre! E scoprirla, per noi, è più facile che per qualunque computer. Basta giocare a Foldit.

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Dai grandi ecosistemi al Dna, la natura è piena di grovigli di grande complessità e che possono apparire inspiegabili finché non se ne trova la regola, che c'è sempre... Basta trovarla! Della Magia dei grovigli parliamo su Focus 238 (figura a sinistra). Qui, invece, vi proponiamo di giocare con i grovigli delle catene proteiche con un software, Foldit. È un gioco vero, per computer, non molto diverso dalle app che si trovano per tutti gli smartphone, che propone una sfida scientifica e allo stesso tempo divertente e che è anche qualcosa di più di un gioco. È infatti grazie a questo software e alle soluzioni trovate da giocatori in tutto il mondo che i ricercatori possono studiare schemi proteici originali. Ecco perché e come funziona.

 

Il gioco consiste nel piegare e "aggrovigliare" le catene proteiche che si presentano man mano sullo schermo, in una sorta di puzzle da risolvere, simile a quelle costruzioni di legno che cambiano forma con qualche pressione e rotazione. Lo scopo è di aiutare gli scienziati nella ricerca di una struttura migliore: un compito che i computer non sono in grado di svolgere. I nostri cervelli infatti sono molto più bravi di quelli elettronici in quello che è definito pattern recognition, il riconoscimento di forme particolari che, nel caso delle proteine, potrebbero essere ottimali e molto simili a quelle naturali.

Il programma presenta catene di aminoacidi più o meno lunghe che possono essere piegate e modificate con vari strumenti: uno che scuote la struttura, un altro che piega le catene laterali, un terzo che avvicina o allontana lo scheletro principale. Gli strumenti stessi sono presentati man mano che il gioco procede. Queste modifiche devono avvenire perché una proteina è caratterizzata non solo dalla sequenza di amminoacidi, ma anche e soprattutto da come questi amminoacidi si dispongono in una struttura tridimensionale e aggrovigliata.

Le strutture che ottengono il punteggio più alto (in base a criteri automatici) sono poi esaminate dal gruppo che ha programmato il tutto (il Centro per il gioco nella scienza dell'Università di Washington e il Dipartimento di biochimica della stessa università) per determinare se sono configurazioni naturali e se possono essere applicate a vere proteine.

In questo modo i ricercatori sperano di capire come sono fatte proteine di nuova scoperta e anche nuove strutture proteiche che possano essere utili nelle ricerche mediche e biologiche.

Attorno a Foldit i giocatori si sono aggregati in gruppi che si occupano di vari aspetti del "piegamento proteico", dalla predizione di com'è fatta una proteina basandosi sulla sequenza di aminoacidi alla creazione di nuove proteine per creare materiali innovativi o addirittura al miglioramento di proteine esistenti. Proprio questo aspetto è stato uno dei successi più interessanti di Fold.it: nel gennaio 2012 alcuni giocatori di Fold.it sono riusciti, aggiungendo alcuni aminoacidi, ad aumentare l'efficienza di una proteine usata nella chimica sintetica di 18 volte. Fold.it è uno dei gli esempi più noti di crowdsourcing della ricerca, cioè di diffusione di strumenti per condurre esperimenti a livello elementare, e dare quindi un aiuto nella risoluzione di problemi scientifici.

 

21 luglio 2012 | Marco Ferrari