Foldit 플레이어들이 10년 된 단백질 퍼즐을 몇 주 만에 풀다

원숭이 AIDS 유사 바이러스가 성숙하고 복제하는 데 중심적인 역할을 하는 효소인 M-PMV 레트로바이러스 프로테아제의 구조는 10년 넘게 구조 생물학자들을 당혹하게 했습니다. X선 결정학은 불완전한 데이터를 제공했고, 연구자들이 그 데이터로부터 단백질의 3D 형태를 추론하기 위해 사용한 컴퓨터 알고리즘 — 천문학적인 수의 가능한 접힘을 전수 조사하는 무차별 대입 검색 — 은 계속해서 그럴듯한 답으로 수렴하지 못했습니다. 이를 해결하는 것은 AIDS 약물 설계에 직접적으로 중요했습니다. 효소의 형태를 알면 약물이 어디에 결합하여 이를 무력화할 수 있는지 알 수 있기 때문입니다.

워싱턴 대학의 게임 과학 센터는 이미 Foldit을 만들었습니다. 이는 누구나 3D 단백질 모델을 직접 조작하고 다른 플레이어와 컴퓨터 자체의 접힘 알고리즘인 Rosetta와 점수를 겨루는 온라인 게임입니다. 알고리즘적 선택지를 다 써버린 연구자들은 미해결 M-PMV 구조를 퍼즐로 Foldit 플레이어들에게 넘겼고, 자동화된 검색이 실패한 곳에서 인간의 공간적 직관이 성공할 수 있을 것이라고 기대했습니다.

그들은 미해결 구조를 경쟁적인 게임으로 바꾸어, 자동화된 알고리즘이 막힌 곳에서 플레이어들의 3D 직관과 병렬적인 인간 탐색이 성공하도록 했습니다.

게임 점수는 즉각적인 피드백을 제공하여 추상적인 문제를 흥미롭게 만들었습니다.

수천 명의 플레이어가 하나의 알고리즘보다 훨씬 많은 해결책을 병렬로 탐색했습니다.

플레이어들의 기존 Foldit 경험은 단백질 접힘에 대한 직관을 길러주었습니다.

인간의 3D 추론은 이 과제에서 무차별 대입 검색을 능가했습니다.

알고리즘이 정체될 때는 문제를 게임으로 재구성하여 인간의 공간적 직관을 대규모로 활용하십시오.

Foldit의 Contenders 팀은 약 3주 만에 M-PMV 프로테아제 구조를 풀었고, 그 결과는 플레이어들을 공동 저자로 하여 발표되었습니다. 이 결과는 분자 생물학에서 시민 과학의 획기적인 사례가 되었으며, 비전문가의 인간 패턴 인식이 특정 구조 문제에서 순수 계산을 능가할 수 있음을 보여주었습니다. 이후 Foldit은 같은 연구 그룹에 의해 다른 미해결 단백질 및 효소 설계 과제에 사용되었습니다.