M-PMV 反轉錄病毒蛋白酶的結構,是一種對猴子愛滋病樣病毒如何成熟與複製至關重要的酶,十多年來一直讓結構生物學家束手無策。X 射線晶體學提供的資料並不完整,而研究人員用來從這些資料推斷蛋白質三維形狀的電腦演算法——在天文數字般龐大的可能摺疊方式中進行窮盡式暴力搜尋——始終無法收斂出一個合理的答案。解開這個結構對愛滋病藥物設計有直接的重要性,因為知道這種酶的形狀,就能揭示藥物可以結合並使其失效的位置。

華盛頓大學遊戲科學中心早已開發出 Foldit,這是一款線上遊戲,讓任何人用手操作三維蛋白質模型,與其他玩家以及電腦自身的摺疊演算法 Rosetta 競爭分數。已用盡演算法選項的研究人員,把這個未解的 M-PMV 結構當作謎題交給 Foldit 的玩家,賭的是人類的空間直覺或許能在自動化搜尋失敗之處取得成功。

他們把這個未解的結構變成了一款競賽遊戲,讓玩家的三維直覺與平行的人類搜尋,在自動化演算法卡住的地方取得成功。

遊戲計分提供即時回饋,讓這個抽象問題變得引人投入。

數千名玩家平行探索各種解法,遠多於單一演算法所能做到的。

玩家先前的 Foldit 經驗培養了對蛋白質摺疊的直覺。

在這項任務上,人類的三維推理勝過了暴力搜尋。

當演算法停滯不前時,把問題重新框架為遊戲,以規模化地運用人類的空間直覺。

Foldit 的 Contenders 隊伍在大約三週內解開了 M-PMV 蛋白酶的結構;該成果以玩家為共同作者發表。這項結果成為分子生物學中公民科學的里程碑案例,證明非專家的人類模式辨識在某些結構問題上能勝過純粹的計算,而 Foldit 此後也被同一研究團隊用於其他未解的蛋白質與酶設計挑戰。

追溯依據

參考來源

  1. Gamers succeed where scientists fail: Molecular structure of retrovirus enzyme solved, doors open to new AIDS drug design ScienceDaily · sciencedaily.com
  2. Foldit Gamers Solve Riddle of HIV Enzyme within 3 Weeks Scientific American · scientificamerican.com