みんなでタンパク質の構造を明らかにしよう!タンパク質の構造を解釈するのに共同で行うことが最良の結果につながることを明らかに!

医薬や農薬の開発に使われているタンパク質の構造。実は誰でもこの研究に携われるって知っていましたか?まるでパズルゲームのように楽しめるこの研究。是非ともみんなで楽しみ、研究の助けをして欲しいと専門家たちは願っています。

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タンパク質と構造

ヒトの身体の中には、3万種類を超えるタンパク質が存在していると言われている。

それぞれのタンパク質は固有の機能をもっており、相互的に影響しあい、タンパク質ネットワークを形成することで、ヒトを形作っている。

摂取した食物をエネルギーに変えることも、そしてエネルギーを使い活動を行うこともタンパク質が深く関与しているのだ。

そんなタンパク質の機能は、その形に大きく依存している。

つまり形によりそれぞれの働きが決まっており、類似した形をもつものは似た機能をもつことが推測されるのだ。

また構造と機能が相関があることから、タンパク質の構造から、その機能を阻害するような薬剤を作りるといった治療薬や農薬の開発も行われている。

タンパク質の構造というのは、我々の生活に大きな貢献をしてくれる重要な情報なのである。

タンパク質の構造を明らかにするには?

現在、タンパク質の構造を明らかにするには、幾つかの手法があるが、X線結晶構造解析法という手法が一番よく用いられている。

この手法はタンパク質を高濃度で放置することにより結晶化し、その結晶にX線を照射することで解析を行う。

得られたデータはそのままタンパク質の形が見えるものではなく、解析によってディスプレイ上に表示されるのは、蛇のように曲がりくねったぼんやりとした電子の影である。

その後人の手によってタンパク質のモデルを組み立てるという作業が必要となる。

ただしタンパク質の結晶の質によって、電子の影のぼんやりさ加減は異なる。

良質な結晶が得られれば、タンパク質中の原子の場所が完全に特定できるようなしっかりとした電子の影が得られるが、結晶の質が悪いとところどころ欠けた不完全なデータとなる。

しかし得てしてこのような良い結晶が得られないタンパク質が、我々の身体の中で重要な働きをしているケースが多々ある。

そのような場合、1人の研究者の力だけではその構造を明らかにすることは困難であり、様々な人の力を合わせて、そのタンパク質の構造を解明することに取り組む。

そのような協力するシステムの一つとして、Folditがある。

Foldit

Folditはワシントン大学の研究チームにより開発されたタンパク質の構造をゲームユーザーに解いてもらおうというプログラムである。

先ほど述べた通り、X線結晶構造解析で得られるデータはぼんやりとした電子の影である。

その後、人の手によってタンパク質モデルを組み立てる必要がある。

近年ではモデルの構築に関しても、コンピュータが自動で行うプログラムの開発がされているが、コンピュータがうまく解決できない構造も多く、特にデータの質が悪いと全くお手上げという状況すらある。

その難しいデータをゲームユーザーの直感やひらめきによって解析してもらおうというのが、Folditの目論見である。

実際に研究者が解けなかったタンパク質の構造を解いてしまった実績もあり、タンパク質の構造学者にとって注目すべきツールの一つとなっている。

またゲームユーザーにとっては、モデルの構築というのはまるでパズルを解いているかのように行うことができ、一つの楽しみを提供している。

共同作業が最良の結果を!

ミシガン大学の研究チームは、このFolditを用いたタンパク質の構造解析をより加速させるため、コンテストを行った。

その参加者としては、これまでFolditをプレイしたことのある469人のゲームユーザーと2人のタンパク質構造学者、そして61人のミシガン大学の学生に授業の一環として参加してもらった。

またそれとは別に2つのコンピュータプログラムによる自動解析も同時に行っている。

最初は学生と構造学者は別々に作業にあたってもらったが、ゲームの勝者にはさらに共同で作業が行えるようなアプローチを行ったところ、最良の結果を得ることができた。

つまり電子の影を解釈するにあたって、多くの人が共同で作業にあたることにより、専門家だけで作業を行うよりも、エラーが少ないモデルが得られることが明らかになったのだ。

専門家でなくても研究に携われる、そしてゲーム感覚で行うことのできるFoldit。

ぜひ皆さんも試して、楽しんで、そして研究に貢献していただければと願う。

Folditに関しては、私もバイオの研究者として興味をもっていましたが、まだプレイしたことはなかったりします。このようなクラウドソースの研究はいくつも行われており、SETI@homeでは地球外生命体探索を、Rosetta@homeではタンパク質と薬剤の結合シミュレーションを、みなさんのコンピュータの空き時間でデータの解析を行うようなプロジェクトが行われています。

この二つのプロジェクトはあくまでもコンピュータの空き時間を借りるだけで、一度設定してしまえば、ユーザー側は何もすることはありません。ですが、Folditはパズルゲームのように楽しみ、それが研究の一部として助けになるというものです。パズルゲームのような作業のため、熱心なゲームユーザーは各地に存在するようで、その腕を競い合っているみたいです。もしみなさんもご興味があれば、上記のリンクからポータルサイトに行き、ダウンロードしてみてもらいたいなと思っています。

ただし英語のサイトなので、どうやったらいいかわからないという人がいるかもしれません。もしたくさんの要望があれば、ゲームの仕方を記事にしてみたいと思いますので、フィードバックを頂けましたら幸いです!

元記事はこちら(Video gamers outdo scientists in contest to discover protein’s shape )

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