Uma equipe de pesquisadores codificou seu conhecimento especializado no jogo de computador Foldit para permitir que cientistas cidadãos projetassem proteínas sintéticas com sucesso pela primeira vez.

Os resultados iniciais desta colaboração aparecem na edição de 5 de junho de Natureza . O Institute for Protein Design da University of Washington School of Medicine liderou o esforço multi-institucional.

"Existem mais proteínas possíveis do que átomos no universo. É emocionante pensar que agora qualquer pessoa pode ajudar a explorar este vasto espaço de possibilidades, "disse o co-autor sênior David Baker, professor de bioquímica da UW School of Medicine e diretor do Institute for Protein Design.

"A diversidade de moléculas que esses jogadores criaram é surpreendente, "disse o autor principal Brian Koepnick, pesquisador de pós-doutorado no Institute for Protein Design. "Essas novas proteínas não são de forma alguma inferiores às coisas que um cientista com nível de Ph.D. poderia fazer."

O Foldit foi criado em 2008 como uma forma de 'gamificar' a pesquisa de proteínas. As proteínas são biomoléculas essenciais encontradas dentro de cada célula de cada organismo. Suas intrincadas estruturas tridimensionais dão origem às suas diversas funções, que incluem digestão, cicatrização de feridas, autoimunidade e muito mais.

Por meio do jogo, Os jogadores de Foldit ajudaram a determinar a estrutura de uma proteína relacionada ao HIV e melhoraram a atividade de enzimas úteis. Até agora, Contudo, Os jogadores de Foldit podiam interagir apenas com proteínas que já existiam. Não havia como projetar novos.

"Projetar proteínas completamente novas que não existiam na natureza tem sido nosso objetivo com o Foldit por muito tempo, "disse o co-autor sênior Seth Cooper, professor assistente do Khoury College of Computer Sciences da Northeastern University. "Este novo conjunto de resultados mostra que é possível."

Para transformar o Foldit em uma plataforma para o design de proteínas, os pesquisadores codificaram o conhecimento bioquímico no jogo. Dessa maneira, moléculas projetadas com boa pontuação no Foldit teriam maior probabilidade de se dobrar conforme planejado no mundo real.

"Não demos [aos jogadores do Foldit] nenhuma aula ou dissemos para lerem nada. Em vez disso, ajustamos o código que executou o jogo ao longo de muitos anos, "disse o co-autor sênior Firas Khatib, professor assistente de ciência da computação na Universidade de Massachusetts Dartmouth.

Os cientistas testaram 146 proteínas projetadas por jogadores do Foldit em laboratório. 56 foram considerados estáveis. Essa descoberta sugere que os jogadores produziram algumas proteínas realistas. Os pesquisadores coletaram dados suficientes sobre quatro dessas novas moléculas para mostrar que os projetos adotaram as estruturas pretendidas.

"Eu nunca teria acreditado que eles seriam tão bons, mas os jogadores de Foldit nunca param de nos surpreender ", disse Khatib.

Criar novas proteínas é um pouco como tentar amarrar nós nunca antes vistos usando uma corda que é um milhão de vezes mais fina do que um fio de cabelo humano. A data, apenas um pequeno grupo de especialistas com conhecimento íntimo do modo como as biomoléculas se torcem e giram se preocupam com essa tarefa extremamente complexa. A maioria usa algoritmos de design molecular automatizados, e a maioria dos algoritmos de design falham com muito mais frequência do que bem-sucedidos.

"Estamos sempre tentando melhorar os algoritmos, mas o elemento humano é a chave, "disse Khatib." Na verdade, através do design Foldit, os jogadores até descobriram falhas na função de energia Rosetta - nosso método de última geração para o design de proteínas. "

O projeto de proteínas é uma disciplina científica emergente. Nos últimos cinco anos, especialistas do Institute for Protein Design e seus colegas criaram proteínas que estimulam o sistema imunológico a combater o câncer e outras que atuam como potentes candidatos a vacinas. Em abril, o Institute for Protein Design recebeu um compromisso de $ 45 milhões em financiamento por meio do The Audacious Project, uma colaboração filantrópica organizada pelo TED, para projetar vacinas baseadas em proteínas, medicamentos e materiais.

Os jogadores podem criar a próxima droga de grande sucesso?

"Os jogadores de Foldit são uma nova adição ao arsenal de pesquisa, "disse Khatib." Eles não são uma bala de prata, mas eles são um recurso incrível. "

Qualquer pessoa interessada em ajudar a resolver quebra-cabeças para a ciência pode aprender mais em fold.it/portal/