Foldit-Spieler lösten ein jahrzehntealtes Proteinrätsel in Wochen

Die Struktur der retroviralen Protease von M-PMV, eines Enzyms, das eine zentrale Rolle dabei spielt, wie ein AIDS-ähnliches Affenvirus reift und sich vermehrt, hatte sich Strukturbiologen mehr als zehn Jahre lang entzogen. Die Röntgenkristallographie lieferte unvollständige Daten, und die Computeralgorithmen, mit denen die Forscher aus diesen Daten dreidimensionale Proteinstrukturen ableiteten – erschöpfende Brute-Force-Suchen durch astronomische Zahlen möglicher Faltungen – konvergierten immer wieder nicht auf eine plausible Antwort. Die Lösung war direkt für die AIDS-Medikamentenentwicklung von Bedeutung, da die Kenntnis der Form des Enzyms zeigt, wo ein Medikament binden und es außer Funktion setzen könnte.

Das Center for Game Science der University of Washington hatte bereits Foldit entwickelt, ein Online-Spiel, das es jedem ermöglichte, ein 3D-Proteinmodell von Hand zu manipulieren und dabei um Punkte gegen andere Spieler und gegen den Faltungsalgorithmus des Computers selbst, Rosetta, zu konkurrieren. Forscher, denen die algorithmischen Optionen ausgegangen waren, übergaben die ungelöste M-PMV-Struktur den Foldit-Spielern als Rätsel, in der Annahme, dass menschliche räumliche Intuition dort erfolgreich sein könnte, wo automatisierte Suche gescheitert war.

Sie verwandelten die ungelöste Struktur in ein Wettbewerbsspiel und ließen die 3D-Intuition der Spieler und parallele menschliche Suchen dort erfolgreich sein, wo automatisierte Algorithmen feststeckten.

Die Spielbewertung gab sofortiges Feedback und machte das abstrakte Problem ansprechend.

Tausende Spieler erkundeten Lösungen parallel, weit mehr als ein Algorithmus.

Die frühere Foldit-Erfahrung der Spieler baute Intuition für die Proteinfaltung auf.

Menschliches 3D-Denken übertraf bei dieser Aufgabe die Brute-Force-Suche.

Wenn Algorithmen ins Stocken geraten, sollte man das Problem als Spiel neu rahmen, um menschliche räumliche Intuition in großem Maßstab zu nutzen.

Das Contenders-Team von Foldit löste die Struktur der M-PMV-Protease in etwa drei Wochen; das Ergebnis wurde mit den Spielern als Mitautoren veröffentlicht. Das Ergebnis wurde zu einem wegweisenden Fall für Citizen Science in der Molekularbiologie und zeigte, dass die Mustererkennung nicht fachkundiger Menschen bei bestimmten strukturellen Problemen reine Berechnungen übertreffen konnte, und Foldit wurde seither von derselben Forschungsgruppe für weitere ungelöste Herausforderungen bei Proteinen und im Enzymdesign eingesetzt.