一项困扰了科学家10年的AID研究难题近期宣告成功解决。研究人员确定了一个与艾滋病病毒繁殖相关的关键蛋白酶的晶体结构。据称这次研究的突破首先要归功于一批业余的网络游戏玩家。
在9月18日的《自然结构和分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)杂志上,来自美国华盛顿大学的研究人员以“Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players”( 蛋白质折叠游戏玩家揭示一种单分子逆转录病毒蛋白酶的晶体结构)发表了这一研究成果,并将科学家和游戏玩家署名为文章共同作者。
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这类酶叫做逆转录病毒蛋白酶M-PMV,在艾滋病病毒成熟和自我复制过程中起重要作用。逆转录病毒是一种核糖核酸病毒。在宿主细胞中,它们通过逆转录酶,利用自身RNA基因组制造DNA;然后,病毒的基因通过整合酶(integrase)的作用同宿主DNA整合。自此,病毒就被当做宿主基因的一部分自我复制。长期以来研究人员希望能够研制出新型抗艾滋病药物,阻断逆转录蛋白酶的作用。然而科学家并不能确定逆转录病毒蛋白酶确切的分子结构,因此相应的努力也障碍重重。
在付出多次尝试失败后,华盛顿大学的研究人员转而将希望放在了一款名为Foldit的游戏上,这是由华盛顿大学的计算机科学与工程学系和生物化学学系的研究人员于2008年联合开发的一款具有浓厚科学色彩的网络游戏。游戏玩家要做的是,在给定一个目标蛋白质后,在遵守科学规律的前提下,用氨基酸如搭积木一样把目标蛋白质“搭建”出来,从而得出实际的蛋白质模型。
Foldit游戏玩家并不需要拥有生物科学训练背景。只需拥有良好的空间推理能力,遵守预先设定的规则,熟练地操纵该游戏即有可能成为Foldit高手。Foldit玩家每次成功破解游戏都可获得积分,提升自己在游戏世界的度。此外玩家还可以创立加入小组,分享各自的方案,共同探讨解析游戏中的难题。颇感意外的是,在数千游戏玩家的参与下,只用了三个星期研究人员就得到了非常的逆转录病毒蛋白酶3D结构模型。
“我们想看看在计算机方法失败的情况下利用人的直觉是否能够获得成果,”华盛顿大学生物化学系的Firas Khatib博士表示:"玩家们的创造力和想象力着实令我们吃惊,只要加以正确的指导,相信他们能在更广阔的科研领域有所作为。"
“人们都有空间推理能力,而这是计算机所不擅长的,游戏为计算机和人类能力相结合提供了一个平台。”华盛顿大学计算机科学家Seth Cooper说,他同时也是Foldit的开发带头人,“结果表明游戏这种形式与自然科学、电子计算机的运用相结合,或许能够为那些过去难以想象的复杂问题提供新的解决办法。”
研究人员表示这一研究成果不仅标志着人类有望在艾滋病毒(HIV)和艾滋病(AIDS)研究领域获得重大突破。还有可能推动人类了解癌症和帕金森症等多种疾病的病因病理,进而研制出有针对性的治疗药物。
来源:生物通
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