分析蛋白？也许游戏才是最好的方法

　　

生物通报道：游戏在某些人眼里也许是玩物丧志的东西，但是在另外一些人眼里，通过游戏也许能解开生物之谜，近期来自华盛顿大学的研究人员就利用一个蛋白折叠游戏构建了蛋白模型，并用于开发艾滋病药物。不仅如此，现在华盛顿大学的研究人员还通过700多玩家的实验调查，分析了他们在解决蛋白结构中运用的最有效方法和运算法则。这一研究调查公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

这个游戏就是2008年华盛顿大学的计算机科学和工程学系和生物化学学系联合开发的一个实验性的蛋白质折叠电子游戏——Foldit。分析蛋白质分子如何折叠是一个复杂的过程，虽然大致的程序已经为人所知，但蛋白质结构预测还是需要大量的运算。Foldit游戏就是让玩家试着操纵简单的类蛋白质构造，并定期更新以真实蛋白质结构为基础的谜题。简单来说，就是在给定一个目标蛋白质后，玩家需要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（游戏链接：http://fold.it/portal/）。

目前这一游戏出的谜题都是基于已被人们清楚了解的蛋白质，但近期华盛顿大学的研究人员利用这个蛋白折叠游戏，破解了与猴类艾滋病病毒有关的蛋白：M-PMV。在这之前，不少研究人员试图通过分子置换构建M-PMV逆转录酶晶体结构，但都失败了。在这项研究中，华盛顿大学研究人员于是把这个蛋白质设为目标，放入Foldit游戏中，没过多久，就有玩家找出了可能的氨基酸组装方式。之后研究人员用X射线等对玩家给出的结果进行了验证，发现这个玩出的结果是准确的。这将有助于艾滋病病毒的深入解析，以及艾滋病药物的研发。

不仅如此，在过去几年里，全球有六万人参与了Foldit这个游戏，一些分析帮助了癌症和阿兹海默症药物的研究，那么其中会不会有一些值得参考的蛋白分析思路呢？

为了能更进一步从这个游戏中获得对于蛋白结构分析有帮助的信息，华盛顿大学的研究人员在三个月里，详细分析了721位游戏玩家在游戏过程中采用的方法和运算法则，他们收集那些具有创新性的新方法，并希望能从中发现最先进的运算方法。通过分析玩家们在解决蛋白结构迷题中，采用的这些最有效的方法，研究人员希望能整理这些复杂方法，广泛用于解决科学难题。

文章作者表示，这项成果比艾滋病研究那项成果更让我们激动，因为之前的论文还只是解决了一个长期困扰科学家的难题，而这项成果分析了玩家们如何找到合适的策略方法，用于游戏，提升这些方法的效率。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Algorithm discovery by protein folding game players

Foldit is a multiplayer online game in which players collaborate and compete to create accurate protein structure models. For specific hard problems, Foldit player solutions can in some cases outperform state-of-the-art computational methods. However, very little is known about how collaborative gameplay produces these results and whether Foldit player strategies can be formalized and structured so that they can be used by computers. To determine whether high performing player strategies could be collectively codified, we augmented the Foldit gameplay mechanics with tools for players to encode their folding strategies as “recipes” and to share their recipes with other players, who are able to further modify and redistribute them. Here we describe the rapid social evolution of player-developed folding algorithms that took place in the year following the introduction of these tools. Players developed over 5,400 different recipes, both by creating new algorithms and by modifying and recombining successful recipes developed by other players. The most successful recipes rapidly spread through the Foldit player population, and two of the recipes became particularly dominant. Examination of the algorithms encoded in these two recipes revealed a striking similarity to an unpublished algorithm developed by scientists over the same period. Benchmark calculations show that the new algorithm independently discovered by scientists and by Foldit players outperforms previously published methods. Thus, online scientific game frameworks have the potential not only to solve hard scientific problems, but also to discover and formalize effective new strategies and algorithms.