DESCRIPTION
Foldit est un jeu vidéo de pliage de protéines, développé par des scientifiques universitaires. En jouant à Foldit, vous pouvez contribuer à la recherche avancée sur la santé humaine, à la bio-ingénierie de pointe et au fonctionnement interne de la biologie.
Foldit est gratuit et à but non lucratif. Les découvertes faites dans le jeu sont publiées dans des revues de recherche évaluées par des pairs et les joueurs de Foldit sont toujours crédités pour leurs contributions.
Chaque semaine, les scientifiques de Foldit publient de nouveaux puzzles axés sur les derniers problèmes de repliement des protéines. Lisez la suite pour en savoir plus sur les recherches en cours dans le domaine de la conception de protéines pour traiter des maladies telles que la grippe et le COVID-19, la conception de petites molécules pour inventer de nouveaux médicaments et la résolution de structures protéiques pour cartographier les molécules à l'origine de la biologie.
FAQ
Qu'est-ce que le repliement des protéines ? Chaque protéine est créée sous la forme d'une longue chaîne, mais cette chaîne doit se plier en une forme 3D spécifique pour que la protéine puisse remplir sa fonction.
Qu'est-ce qu'une protéine ? Les protéines sont des travailleuses acharnées incluses dans toutes les cellules de tous les êtres vivants. Votre corps est constitué de billions de cellules, de toutes sortes : cellules musculaires, cellules cérébrales, cellules sanguines, etc. À l'intérieur de ces cellules, des milliers de protéines assurent toutes les fonctions nécessaires à l'organisme : elles décomposent les aliments pour alimenter les muscles, envoient des signaux au cerveau pour contrôler l'organisme et transportent les nutriments dans le sang.
Les protéines se présentent sous des milliers de formes différentes, mais elles ont toutes de nombreux points communs. Par exemple, elles sont faites de la même matière : chaque protéine est constituée d'une longue chaîne d'acides aminés reliés entre eux.
Qu'est-ce qu'un acide aminé ? Les acides aminés sont de petites molécules composées d'atomes de carbone, d'oxygène, d'azote, de soufre et d'hydrogène. Pour fabriquer une protéine, les acides aminés sont assemblés en une chaîne non ramifiée, comme une ligne de personnes se tenant par la main. Tout comme les jambes et les pieds de la file de personnes sont "suspendus" à la chaîne, chaque acide aminé possède un petit groupe d'atomes (appelé chaîne latérale) qui se détache de la chaîne principale (colonne vertébrale) qui les relie tous ensemble.
Il existe 20 types d'acides aminés différents, qui se distinguent les uns des autres par leurs chaînes latérales. Les 20 acides aminés différents ont tous des propriétés chimiques différentes. Certains sont acides et d'autres alcalins ; certains sont hydrophiles (aiment l'eau) et d'autres hydrophobes (gras).
Sous quelle forme une protéine se plie-t-elle ? Même si les protéines ne sont qu'une longue chaîne d'acides aminés, elles n'aiment pas rester étirées en ligne droite. La protéine se replie pour former un bloc compact. Ce faisant, elle maintient certains acides aminés près du centre du blob et d'autres à l'extérieur ; elle maintient certaines paires d'acides aminés proches les unes des autres et d'autres très éloignées.
Chaque type de protéine se replie dans une forme très spécifique. La plupart des protéines le font d'elles-mêmes, mais certaines ont besoin d'une aide supplémentaire pour se replier dans la bonne forme. La protéine se replie toujours dans sa forme la plus stable. Imaginez une balle au sommet d'une colline : elle roulera toujours jusqu'en bas. Si vous essayez de la remettre au sommet, elle roulera toujours vers le bas de la colline, car c'est là qu'elle est la plus stable.
Pourquoi la forme est-elle importante ? La structure permet à la protéine de remplir sa fonction. Par exemple, une protéine qui décompose le glucose aura une forme qui s'adapte au glucose et s'y lie (comme une serrure et une clé), et elle aura des acides aminés chimiquement réactifs qui peuvent réagir avec le glucose et le décomposer pour libérer de l'énergie.
Que font les protéines ? Les protéines sont impliquées dans presque tous les processus qui se déroulent à l'intérieur de votre corps : elles décomposent les aliments pour alimenter vos muscles, envoient des signaux à travers votre cerveau pour contrôler votre corps et transportent les nutriments dans votre sang. De nombreuses protéines agissent comme des enzymes, c'est-à-dire qu'elles catalysent (accélèrent) des réactions chimiques qui n'auraient pas lieu autrement. Mais d'autres protéines favorisent les contractions musculaires, ou agissent comme des messages chimiques à l'intérieur du corps, ou des centaines d'autres choses.
Voici quelques exemples de protéines et de leurs fonctions :
- L'amylase entame le processus de décomposition de l'amidon des aliments en formes utilisables par l'organisme.
- L'alcool déshydrogénase transforme l'alcool de la bière, du vin ou des liqueurs en une forme non toxique que le corps utilise comme nourriture.
- L'hémoglobine transporte l'oxygène dans le sang.
- La fibrine forme une croûte qui protège les coupures pendant la cicatrisation.
- Le collagène donne une structure et un soutien à notre peau, à nos tendons et même à nos os.
- L'actine est l'une des principales protéines de nos muscles.
- L'hormone de croissance aide à réguler la croissance des enfants jusqu'à l'âge adulte.
- Les canaux potassiques aident à envoyer des signaux à travers le cerveau et d'autres cellules nerveuses.
- L'insuline régule la quantité de sucre dans le sang et est utilisée pour traiter le diabète.
Les protéines sont présentes dans tous les êtres vivants, même les plantes, les bactéries et les virus. Certains organismes possèdent des protéines qui leur confèrent des caractéristiques particulières :
- Le photosystème I est un ensemble de protéines dans les plantes qui captent la lumière du soleil pour la photosynthèse.
- La luciférase catalyse la réaction chimique qui fait briller les lucioles.
- L'hémagglutinine aide le virus de la grippe à envahir les cellules humaines.
Pourquoi ce jeu est-il important ?
Si un chercheur en protéines est confronté à un problème particulier, il créera un puzzle Foldit pour ce problème. En jouant aux puzzles Foldit, vous contribuez à résoudre les problèmes de la recherche sur les protéines.
À quels grands problèmes ce jeu s'attaque-t-il ?
La conception de protéines : Le monde naturel est rempli de protéines qui ont évolué pour remplir les fonctions quotidiennes de la biologie. L'objectif de la conception de protéines est de créer de nouvelles protéines pour remplir de nouvelles fonctions. Nous aimerions concevoir des protéines capables d'inhiber des virus comme celui de la grippe, de décomposer des molécules de plastique ou de s'auto-assembler pour former de nouveaux matériaux.
Conception de petites molécules : Les médicaments traditionnels comme l'aspirine ou la caféine sont des exemples de petites molécules non protéiques. Bien que ces composés soient beaucoup plus petits que les protéines, ils ont un impact important sur les protéines naturelles de l'organisme. La recherche sur la conception de petites molécules vise à créer de nouveaux composés médicamenteux pour cibler les protéines liées aux maladies.
Résolution de structures : Il existe des millions de protéines différentes dans le monde naturel, et chacune d'entre elles se plie en une structure unique. La résolution de la structure d'une protéine est essentielle pour comprendre le fonctionnement de la protéine et peut conduire les chercheurs vers de nouvelles pistes pour le traitement des maladies. Les protéines étant trop petites pour être observées au microscope, les scientifiques utilisent des méthodes indirectes pour obtenir des indices sur la façon dont chaque protéine se replie. Nous utilisons ces indices pour résoudre la structure de la protéine. Foldit est particulièrement utile pour résoudre les structures des protéines à l'aide de cartes de densité électronique. Ces cartes montrent la forme générale d'une protéine repliée, bien que les cartes soient parfois bruyantes ou difficiles à interpréter.
Comment mon jeu contribue-t-il à la guérison des maladies ? Compte tenu de tout ce que les protéines font pour assurer le fonctionnement et la santé de notre organisme, elles peuvent être impliquées dans les maladies de nombreuses manières différentes. Plus nous en savons sur la façon dont certaines protéines se replient, plus nous pouvons concevoir de nouvelles protéines capables de combattre les protéines liées à la maladie et de guérir les maladies. Ci-dessous, nous énumérons trois maladies qui représentent différentes façons dont les protéines peuvent être impliquées dans la maladie.
VIH / SIDA : Le virus VIH est constitué en grande partie de protéines et, une fois à l'intérieur d'une cellule, il crée d'autres protéines pour l'aider à se reproduire. La protéase du VIH-1 et la transcriptase inverse sont deux protéines fabriquées par le virus VIH qui l'aident à infecter l'organisme et à se répliquer. La protéase du VIH-1 coupe la "polyprotéine" fabriquée par le virus en réplication en morceaux fonctionnels dont il a besoin. La transcriptase inverse convertit les gènes du VIH de l'ARN en une forme que son hôte comprend, l'ADN. Ces deux protéines sont essentielles à la réplication du virus dans l'organisme et sont toutes deux ciblées par les médicaments anti-VIH. Il s'agit d'un exemple de maladie produisant des protéines qui ne sont pas présentes naturellement dans l'organisme pour l'aider à attaquer nos cellules.
Le cancer : Le cancer est très différent du VIH en ce sens que ce sont généralement nos propres protéines qui sont en cause, et non des protéines provenant d'un envahisseur extérieur. Le cancer résulte de la croissance incontrôlée de cellules dans une partie de notre corps, comme les poumons, les seins ou la peau. Normalement, il existe des systèmes de protéines qui limitent la croissance des cellules, mais ils peuvent être endommagés par des éléments tels que les rayons UV du soleil ou les produits chimiques de la fumée de cigarette. Mais d'autres protéines, comme le suppresseur de tumeur p53, reconnaissent normalement les dommages et empêchent la cellule de devenir cancéreuse, à moins qu'elles ne soient elles aussi endommagées. En fait, le gène p53 est endommagé dans environ la moitié des cancers humains (en même temps que d'autres gènes).
La maladie d'Alzheimer : D'une certaine manière, la maladie d'Alzheimer est la maladie la plus directement causée par les protéines. Une protéine appelée protéine précurseur de la bêta-amyloïde fait normalement partie des cellules nerveuses saines et fonctionnelles du cerveau. Mais pour faire son travail, elle est coupée en deux, laissant derrière elle un petit morceau du milieu : le peptide bêta-amyloïde. Plusieurs copies de ce peptide (court segment de protéine) peuvent s'assembler pour former des amas de protéines dans le cerveau. Bien que de nombreux aspects de la maladie d'Alzheimer ne soient pas encore compris, on pense que ces amas de protéines constituent un élément majeur de la maladie.
Quelles sont les autres bonnes choses auxquelles je contribue en jouant ? Les protéines sont présentes dans tous les êtres vivants, y compris les plantes. Certains types de plantes sont cultivés et transformés en biocarburant, mais le processus de conversion n'est pas aussi rapide et efficace qu'il pourrait l'être. Une étape critique de la transformation des plantes en carburant consiste à décomposer la matière végétale, ce qui est actuellement fait par des enzymes microbiennes (protéines) appelées "cellulases". Peut-être pourrons-nous trouver de nouvelles protéines pour améliorer ce processus.
Les humains peuvent-ils vraiment aider les ordinateurs à plier les protéines ? Nous recueillons des données pour déterminer si les capacités de reconnaissance des formes et de résolution des énigmes des êtres humains leur permettent d'être plus efficaces que les programmes informatiques existants pour les tâches de pliage de formes. Si cela s'avère vrai, nous pourrons alors enseigner des stratégies humaines aux ordinateurs et plier des protéines plus rapidement que jamais !