Folditのプレイヤーたちが10年来のタンパク質パズルを数週間で解明

サルエイズ様ウイルスが成熟し複製する仕組みの中心となる酵素、M-PMVレトロウイルスプロテアーゼの構造は、10年以上にわたり構造生物学者たちを悩ませてきた。X線結晶構造解析では不完全なデータしか得られず、そのデータからタンパク質の3次元形状を推測するために研究者が用いたコンピューターアルゴリズム——天文学的な数の可能な折りたたみを網羅的に総当たりで探索するもの——は、もっともらしい答えに収束し続けなかった。これを解くことはAIDS治療薬の設計に直接重要だった。酵素の形が分かれば、薬がどこに結合してそれを無効化できるかが明らかになるからだ。

ワシントン大学のCenter for Game ScienceはすでにFolditを開発していた。これは誰でも3Dタンパク質モデルを手作業で操作し、他のプレイヤーやコンピューター自身の折りたたみアルゴリズムであるRosettaとスコアを競うオンラインゲームである。アルゴリズムによる選択肢を使い果たした研究者たちは、未解明のM-PMV構造をパズルとしてFolditのプレイヤーたちに託し、自動探索が失敗したところで人間の空間的直感なら成功するかもしれないと賭けた。

彼らは未解明の構造を競争型のゲームに変え、自動アルゴリズムが行き詰まったところで、プレイヤーたちの3D直感と並列的な人間の探索を成功させた。

ゲームのスコアリングが即座のフィードバックを与え、抽象的な問題を魅力的なものにした。

数千人のプレイヤーが並列に解を探索し、単一のアルゴリズムよりはるかに多かった。

プレイヤーたちのFolditでの経験がタンパク質折りたたみへの直感を養った。

この課題では人間の3D推論が総当たり探索を上回った。

アルゴリズムが行き詰まったときは、問題をゲームとして再構成し、人間の空間的直感を大規模に活用する。

FolditのContendersチームはM-PMVプロテアーゼ構造を約3週間で解き、その成果はプレイヤーたちを共著者として発表された。この成果は分子生物学における市民科学の画期的な事例となり、非専門家の人間のパターン認識が特定の構造問題において純粋な計算を上回りうることを示した。Folditはその後も同じ研究グループによって、他の未解明のタンパク質や酵素設計の課題に用いられている。