Folding @ Home — проект распределенных вычислений, который проводится под эгидой Стэнфордского университета. Суть проекта заключается в моделировании процесса свертывания белков с целью выявления потенциальных ошибок в природной конформации. Ошибки конформации вызывают ряд клинических синдромов, среди которых: болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, диабет типа II, болезнь скрепи (en: Scrapie), Болезнь Кройцфельда-Якоба, коровье бешенство, склероз и некоторые типы рака. Понимание механизмов возникновения дефектов на молекулярном уровне поможет выяснить точную картину возникновения данных заболеваний и позволит разработать методы противодействия им.

Общая информация

Подобно другим известных проектов (SETI @ Home, distributed.net, Find-a-Drug, World Community Grid), в Folding @ Home участвуют сотни тысяч владельцев персональных компьютеров, на которых выполняются небольшие порции-задачи. Вычисления проводятся в фоновом режиме с минимальным приоритетом, поэтому не мешают нормальной работе с компьютером. Интернет нужен только для получения заданий и отправки результатов в автоматическом режиме без участия пользователя. Типовые задачи имеют размер порядка 100 Кб, а результаты — до 1 МБ на один белок, при том, что на обсчет одного белка в Folding @ Home уходит от 2 до 10 рабочих дней. Требования к ПК — Duron / Celeron или выше, 10-20 Мб памяти для работы.

Ведется статистика для каждого участника. Участники могут объединяться в команды по странам, городам или совместными предпочтениями.

Почему именно распределенные вычисления?

Современные суперкомпьютеры состоят из сотен или тысяч процессоров, иногда это количество достигает 10 000 процессоров (которые отдельно взятые часто медленнее от современных десктопных процессоров), объединенных скоростными соединениями. Именно эти соединения делают суперкомпьютер единым компьютером, а не кластером из отдельных компьютеров, и едва ли не самыми дорогими его компонентами.

Так вот, специфика вычислительных алгоритмов, которые используются Folding @ Home в том, что скоростные соединения между процессорами не нужны, а нужна максимизация скорости каждого процессора. Поэтому даже если бы в распоряжении проекта был суперкомпьютер из 1000 процессоров, то он бы выдавал результаты не раньше, чем 1000 отдельных компьютеров с такими же процессорами.

Но для получения весомых результатов в Folding @ Home нужны не тысячи процессоров, а сотни тысяч. Поэтому расчеты, которые проводят участники проекта, невозможны любыми другими средствами на данном этапе развития вычислительной техники, и еще долго не будут возможны.

Для справки, по состоянию на 01.03.2010 активны 438183 процессоров. Это делает кластер, который формируют участники проекта, одним из крупнейших в мире, способным выполнять примерно 3 996 терафлопс.

Требования к компьютеру для участия в Folding @ Home

Любой персональный компьютер подходит для участия в проекте, но если он выпущен более чем 3-4 года назад и его процессор имеет частоту менее 1 ГГц, то есть вероятность, что он не будет успевать возвращать задания до установленного крайнего срока. В таком случае можно настроить клиентскую программу принимать только задания, которые не имеют определенного конечного срока.

Таким образом, подходит любой процессор Pentium, Athlon, Duron, Sempron, Celeron, Power PC. Клиентские программы существуют для Windows, Linux, Mac OS. Также могут принимать участие компьютеры с FreeBSD или OpenBSD.

При работе программа использует типично 10-20 Мб памяти, в зависимости от размера белковой молекулы и сложности расчетов. Есть задачи, которые требуют значительно больше памяти, но их получают лишь те участники, которые специально этого захотели.

При работе клиентской программы используются 100% ресурсов процессора, но поскольку приоритет данного процесса является самым низким возможным, то на нормальной работе с компьютером это не сказывается, и никакого замедления реакции на нажатие клавиш или чего-то подобного не наблюдается. Однако можно и уменьшить нагрузку на процессор до другого процента (задается в конфигурации), если, например, процессор перегревается или работает нестабильно с такой нагрузкой.

Вообще, машины, которые работают нестабильно при полной загрузке процессора (причинами могут быть чрезмерный разгон или некачественные компоненты, прежде всего память) лучше в проект не подключать, пока не будут исправлены все неисправности и не будет доказана способность работы при полной нагрузке.

Еще одним обязательным условием участия в проекте является использование компьютеров, которые принадлежат лично Вам, или Вы согласие собственника на запуск программ Folding @ Home на них. Это оговорено в лицензионном соглашении на программы Folding @ Home. А так эти программы являются бесплатными, более того, компоненты, которые выполняют непосредственные расчеты, основанные на открытом коде.

Украина и Folding @ Home

Многие участники проекта, которые живут в Украине, или просто желают посвятить свой вклад в проект Украины.

Информация о текущих проектах

Английская версия. На 4 января 2011 последний номер проекта равен 11292.

Проект 100

Проект 100 анализирует свертывания headpiece Виллин. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Проект 101

1HRW:
1HRX:
1HSO:

Этот проект создан для проверки методов симуляций на трех подобных системах. Так как они малы и потому податливые для расчетов, эти искусственно созданные полипептиды должны быть стабильными в их естественной форме, чем другие малые бета «петли».

Для дальнейшей информации смотрите:

Trptophan zippers: Stable, monomeric Beta-hairpins

Andrea G. Cochran, Nicholas J. Skelton, and Melissa A. Starovasnik

Проект 103

Проект 103 рассматривает свертывания Engrailed Homeodomain, большой образцовой системы для понимания свертывания и misfolding. Более подробная информация и рисунки будут в скором времени.

Проект 105

Проект 105 также анализирует свертывания villin headpiece. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Поскольку это довольно большое WU, крайний срок для возвращения задачи 6 дней.

Проект 106

Проект 106 анализирует развертывания villin headpiece (проект 105 работает над сворачиванием). The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Поскольку это довольно большое WU, крайний срок для возвращения задачи 6 дней.

Проект 107

Проект 107 является важным контролем проекта «Виллин». Здесь симулируются смешанные последовательности аминокислот Виллина, то есть присутствуют все аминокислоты, которые у Виллни, но они расположены в неправильном порядке. Таким образом проверяется, насколько результаты с реальной структурой Виллина является результатом явного совпадения, и сколько они связаны с самой молекулой Виллина, и насколько — с последовательностями аминокислот. Контроль, подобный этому очень важен в науке и является источником важной информации. Изображение:

Поскольку это довольно большое WU, крайний срок для возвращения задачи 6 дней.

Проект 110

Начались некоторые симуляции белка Alzheimer Amyloid бета (28-42). Считается, что именно этот белок отвечает за токсичность Альцгеймера. Исследуется его свертывания в сотрудничестве с экспериментальной работой, предложенной сотрудниками. Вычисления играют особенно важную роль, так делают симулирование аспектов, которые не могут быть проверены экспериментально (из-за разнородности образцов). Этот проект был проверкой методов. Будет проведено чуть больше испытаний, чтобы убедиться, что нет никаких проблем, and then jump in with some major Folding @ Home power …

Проект 111

Проекты 111, 112, 113 и 114 анализируют свертывания белка Стафиллокок А, белка с тремя связанными спиралями. Белок А обычно прикреплен к бактериальной мембраны, и является важной мишенью для антител. Здесь дослиджуетья свертывания белка А и нескольких его вариантов. Эти белки являются крупнейшими молекулами, которые когда-либо симулировались в рамках F @ H, хотя екперимент свидетельствуют, что они сворачиваются чрезвычайно быстро. Крайний срок для возвращения результатов 9 дней. Изображение:

Проект 112

Проекты 111, 112, 113 и 114 анализируют свертывания белка Стафиллокок А, белка с тремя связанными спиралями. Белок А обычно прикреплен к бактериальной мембраны, и является важной мишенью для антител. Здесь дослиджуетья свертывания белка А и нескольких его вариантов. Эти белки являются крупнейшими молекулами, которые когда-либо симулировались в рамках F @ H, хотя екперимент свидетельствуют, что они сворачиваются чрезвычайно быстро. Крайний срок для возвращения результатов 9 дней. Изображение:

Проект 113

Проекты 111, 112, 113 и 114 анализируют свертывания белка Стафиллокок А, белка с тремя связанными спиралями. Белок А обычно прикреплен к бактериальной мембраны, и является важной мишенью для антител. Здесь дослиджуетья свертывания белка А и нескольких его вариантов. Эти белки являются крупнейшими молекулами, которые когда-либо симулировались в рамках F @ H, хотя екперимент свидетельствуют, что они сворачиваются чрезвычайно быстро. Крайний срок для возвращения результатов 9 дней. Изображение:

Проект 114

Проекты 111, 112, 113 и 114 анализируют свертывания белка Стафиллокок А, белка с тремя связанными спиралями. Белок А обычно прикреплен к бактериальной мембраны, и является важной мишенью для антител. Здесь дослиджуетья свертывания белка А и нескольких его вариантов. Эти белки являются крупнейшими молекулами, которые когда-либо симулировались в рамках F @ H, хотя екперимент свидетельствуют, что они сворачиваются чрезвычайно быстро. Крайний срок для возвращения результатов 9 дней. Изображение:

Проекты 115-126

К большим белков! Сначала некоторые тесты, начиная с свернутого состояния, вместе с симуляция развертывания. Обозначены pdb кодами (2SPZ, 2ABD, 1APS, 1UBQ, 1I6C, 1SHF), анализируются различные белками с отличными архитектурами (все альфа, альфа / бета, все бета).

Проекты 127-128

Эти два проекта являются первыми тестами участка WW. Это интересный белок, как с точки зрения свертывания, так и с точки зрения биологии, медицины и болезней. Вы можете найти больше информации в хороший, не Стэндфордского странице.

Проекты 131-136

К большим белков! После некоторых тестов, которые начинались с свернутого состояния, исследуется свертывания больших белков. Обозначены pdb кодами (2SPZ, 2ABD, 1APS, 1UBQ, 1I6C, 1SHF), анализируются различные белками с отличными архитектурами (все альфа, альфа / бета, все бета).

Проекты 137-144

Проводится определенная работа для изучения зависимости свертывания белков от разнообразия внешних властвостей. Прорабатывается один и тот же белок в различных проектах с различиями в условиях решения.

Проекты 145-157

Проводится определенная работа для изучения зависимости свертывания белков от разнообразия внешних властвостей. Прорабатывается один и тот же белок в различных проектах с различиями в условиях решения. WU с проекта 146 вышли из файлами.xyz, обозначенными как проект 145. Это было особенно несчастным, ведь задачи по проекта 146 были в 10 раз больше (и приносили в 10 раз больше кредитов), чем с 145-го.

Проекты 160-172

Проекты 160-172 также анализируют свертывания headpiece Виллина. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Проект вернулся к Виллина, чтобы испытать новую технику, которая испытывалась внутренне для использования данных F @ H для прогнозирования структуры. Как отличаются различные проекты? Они имеют одинаковые условия (последовательности, температуру и т. Д.), Но начинаются с хороших начальных условий. Это является важной проверкой, как отличаются полученные результаты. Для результатов (которые важны), мы должны знать, насколько они возобновляемыми, и как они зависят от таких вещей, как начальные условия. Без подобной информации трудно сделать вывод, результаты есть анекдотическими, действительно имеют смысл.

Этим «относятся все точки над и». Это уже не вопрос «F @ H работает», сейчас приходится — так работает, и работает в здоровой манере.

Поскольку это довольно большое WU, крайний срок для возвращения задачи 6 дней.

Проекты 180-182

Проекты 180-182 рассматривают свертывания новых мутантов Engrailed Homeodomain, большой образцовой системы для понимания свертывания и misfolding. Считается, что они вовлечены в многих заболеваний, в том числе многих раков. Это больше и сложнее белок, чем предыдущие, и, что самое важное, имеет много экспериментальных данных для сравнения. Проекты 180 и 181 используют отличные техники симуляций, а Проект 182 проводится при новой температуре, с целью сравнения с экспериментальными данными.

Для более детальной информации ознакомьтесь эти ссылки :.

Проект 183

Проект 183 исследует высокотемпературный развертывания все бета 1I6C. Этот белок является Изомеразы — энзимом, который помогает другим белкам менять их структуру. Цель исследований — наблюдение поведения белка после того, как его подвергли высокой температуре (600 К).

Проекты 184-185

Проекты 184-185 исследуют поведение в равновесии свернутых структур Engrailed Homeodomain, большой образцовой системы для понимания свертывания и misfolding. Считается, что она вовлечена в многих заболеваний, в том числе многих раков. Это больше и сложнее белок, чем предыдущие, и, что самое важное, имеет много экспериментальных данных для сравнения. Проект 184 производится при комнатной температуре, а проект 185 — при несколько увеличенной, для обоих доступны экспериментальные данные.

Для более детальной информации ознакомьтесь эти замечательные ссылки :.

Проекты 186-190

Проекты 186-190 and 211-213 исследуют свертывания и поведение в состоянии равновесия синтезированного мини-белка 1FSV. Этот белок по структуре к BBA5 (белок, о котором есть много информации), и который служит как важен контроль труда.

Проекты 186-190_211_213

Проекты 186-190, 211 и 213 исследуют свертывания и поведение в состоянии равновесия синтезированного мини-белка 1FSV. Этот белок по структуре к BBA5 (белок, о котором есть много информации), и который служит как важен контроль труда.

Проект 191

Проект 191 исследует поведение малого, 7-и аминокислотного пептида в явном растворителе. Он используется для проверки новых методологий при привлечении явной присутствии воды, и чтобы попробовать что-то узнать о поведении основных частей структуры белка. Эта задача так велико потому, что здесь симулюетья не только белок, но и сотни молекул воды вокруг него. Так что, даже если белок сам по себе маленький, общее количество атомов в симуляции велика.

Проект 192

Проект 192 исследует поведение малого, 7-и аминокислотного пептида в явном растворителе. Он используется для проверки новых методологий при привлечении явной присутствии воды, и чтобы попробовать что-то узнать о поведении основных частей структуры белка. Эта задача так велико потому, что здесь симулюетья не только белок, но и сотни молекул воды вокруг него. Так что, даже если белок сам по себе маленький, общее количество атомов в симуляции велика.

Проект 200

Как и Проект 105, Проект 200 также анализирует свертывания Виллин headpiece. Проект вернулся к Виллина, чтобы испытать некоторые новые техники на уже известных величинах. Если новые методы будут эффективны для Виллина, они будут опробованы на других белках. Анализ розпочанеться из известных величин, чтобы знать, эти методы лучше. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Поскольку это довольно большое WU, крайний срок для возвращения задачи 6 дней. Изображение:

Проекты 201-210

Как и Проект 105, Проект 200 также анализирует свертывания Виллин headpiece. Проект вернулся к Виллина, чтобы сделать некоторые очень важные проверки — убедиться, что то, что мы думаем, что происходит, действительно то, что происходит на самом деле. Хотя проверки не выглядят слишком захватывающими, они является критической частью науки. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Проекты 212_214-216_230-231_233-234_243-246_1605

Эти проекты анализируют «развертывания» Виллин headpiece. Развертывание трехмерной структуры Виллина возникает при добавлении химически образованной мочевины к воде, в которой находится Виллин. Никто точно не знает, как мочевина разворачивает белки, и этой симуляцией относится этот вопрос. Понимание развертывания белков может помочь лучше понимать базовые вопросы, такие как стабильно белков и предоставляет понимание болезней, связанных с развернутыми или misfolded белками. The villin headpiece — это часть белка Виллин, которая сформирована из трех спиралей, которые сгруппированы вместе. Виллин — это белок, который помогает поддерживать сетку волокон (сделанных из белка Актин), служащие как нечто вроде скелета клетки. Изображение:

Проекты 217-220_235-238_247-249_1600

Проекты 217 — 220 анализируют «развертывания» участки C2 белка киназы C. Развертывание возникает при добавлении химически образованной мочевины к воде, в которой находится C2. Никто точно не знает, как мочевина разворачивает белки, и этой симуляцией относится этот вопрос. Понимание развертывания белков может помочь лучше понимать базовые вопросы, такие как стабильно белков и предоставляет понимание болезней, связанных с развернутыми или misfolded белками. Участок C2 найдена во многих белках и она часто вовлечена в чувствительности к кальцию и закреплении мембран.

Проекты 221_223_224_227_239-242_1601-1604

Проекты 221, 223, 224 и 227 анализируют «развертывания» участки N-окончания рибосомального белка L9 (NTL9). Развертывание возникает при добавлении химически образованной мочевины к воде, в которой находится белок. Никто точно не знает, как мочевина разворачивает белки, и этой симуляцией относится этот вопрос. Понимание развертывания белков может помочь лучше понимать базовые вопросы, такие как стабильно белков и предоставляет понимание болезней, связанных с развернутыми или misfolded белками. Изображение:

Проекты 250-269

Проект 250-269 является первым из серии новых проектов, касающихся серий 340-387, перечисленных ниже, и применяет новую методологию исследования свертывания малых РНК. Изображение:

Для более конкретной информации обратитесь:

Insights into nucleic acid conformational dynamics from massively parallel stochastic simulations

Eric J. Sorin, Young Min Rhee, Brad J. Nakatani, & Vijay S. Pande

Biophysical Journal (2003), 85, In Press.

Проект 270

Это бета проект для проверки клиентов и серверов. Здесь «сворачивается» малый, искусственно синтезированный белок (что само по себе является интересным). Изображение:

Проект 271

Еще один бета проект для проверки клиентов и серверов. Это также малый, искусственно синтезированный белок. Изображение:

Проекты 273-293

Эти проекты будут изучать транспорт малой молекулы через клеточные мембраны. Будут построены профили свободной энегрии при прохождении воды и для каждой из двадцати природных аминокислот, предоставляя гармоничный потенциал для проталкивания их в / через двойной слой липидов. Изображение:

Проекты 295-299

Эти WU являются непосредственными исследованиями белков, присутствующих при болезни Хантингтона (HD). Проводится в сотрудничестве с экспериментаторами, чтобы лучше понять, как эти белки вызывают HD и, наконец, изучить, как помешать скоплению белка, что этому способствует. Изображение:

Проекты 301-319

«Петля» GNRA — это малая вторичная часть РНК, которая содержит то, что некоторые называют «необычно стабильной» чотирьохкильцевою участком, которая соединяет два цепи, которые формируют спиральную «петлю». Ранее характеризовалась кратковременной динамика и термическое развертывания «петли» и с тех пор осуществляются многочисленные связанные исследования in silico: развертывание при биологически соответствующей температуре, непосредственное свертывания, оценка термодинамического равновесия этой «петли» РНК via replica exchange stochastic dynamics, и расчеты вероятности сворачивания для малого ансамбля структур (Pfold), что позволяет исследовать переходное состояние процесса свертывания. Изображение:

Эти серих проектов завершены, и является отправной точкой для новых серий 340-385, которые будут использовать более изощренные методы, чтобы увеличить полученную точность и исследовать роль молекул и ионов воды в процессах свертывания и развертывания.

Для более конкретной информации обратитесь:

1) RNA Simulations: Probing Hairpin Unfolding and the Dynamics of a GNRA Tetraloop

Eric J. Sorin, Mark A. Engelhardt, Daniel Herschlag, & Vijay S. Pande

Journal of Molecular Biology (2002), 317 (4).

2) Insights into nucleic acid conformational dynamics from massively parallel stochastic simulations

Eric J. Sorin, Young Min Rhee, Brad J. Nakatani, & Vijay S. Pande

Biophysical Journal (2003), In Press.

3) Protein Data Bank entry for GCAA tetraloop hairpin 1ZIH

Проекты 320-339

Пептид Fs хорошо изученной спирали полиаланину с тремя вставленными стабилизирующими остатками Аргинина. Проекты 320-339 сделают характеризацию динамики равновесного свертывания и развертывания этой простой вторичной структуры, так же как и влияние воды на эти процессы, и природу процессов стабилизации остатков ARG (Аргинина). Эти серии проектов завершены. Изображение:

Проекты 340-349

Серии 340-387 является продолжением первых серий РНК-проектов (301-319), с использованием изощренных алгоритмов для увеличения полученной точности. Эти проекты, которые используют новое ядро ​​F @ H Gromacs, позволяют исследовать роль молекул и ионов воды в процессах свертывания и развертывания, так же как и эффект полярности воды, используя три (TIP) модели возрастающей сложности. Эти серии проектов завершены. Пример:

Для более конкретной информации:

  • Insights into nucleic acid conformational dynamics from massively parallel stochastic simulations
  • Eric J. Sorin, Young Min Rhee, Brad J. Nakatani, & Vijay S. Pande Biophysical Journal (2003), 85, In Press.

Проекты 350-359

Пептид Fs хорошо изученной спирали полиаланину с тремя вставленными стабилизирующими остатками аргинина. Проекты 350-353 сделают характеризацию динамики равновесного свертывания и развертывания этой простой вторичной структуры, так же как и влияние воды на эти процессы, и природу процессов стабилизации остатков ARG (аргинина). Проекты 354-359 фокусируются на чистом аналоге полиаланину Fs пептида. Эти серии проектов завершены. Пример:

Проекты 360-387

Серии 340-387 является продолжением первых серий РНК-проектов (301-319), с использованием изощренных алгоритмов для увеличения полученной точности. Эти проекты, которые используют новое ядро ​​F @ H Gromacs, позволяют исследовать роль молекул и ионов воды в процессах свертывания и развертывания, так же как и эффект полярности воды, используя три (TIP) модели возрастающей сложности. Эти серии проектов завершены. Пример:

Для более конкретной информации:

  • Insights into nucleic acid conformational dynamics from massively parallel stochastic simulations
  • Eric J. Sorin, Young Min Rhee, Brad J. Nakatani, & Vijay S. Pande Biophysical Journal (2003), 85, In Press.

Проекты 388-396

РНК, как и белки, может сворачиваться в точные трехмерные структуры с целью функционирования, этот процесс по аналогии называется «Свертыванием РНК». Начались исследования самоорганизации больших разновидностей РНК, симулируя полный процесс свертывания транспотнои РНК (т-РНК), жизненно важного «игрока» во внутриклеточной организации белков. Для достижения цели, используются атомистическая модель и смещая потенциалы. Эти серии проектов завершены. Изображение: дрожжевая т-РНК phe (pdb code: 6tna),

Проекты 400-499

Эти захватывающие новые проекты является попыткой понять, как хорошо работают текущие модели белков. Будут симулюватися боковые цепи аминокислот (молекул, из которых образованы белки), окруженных водой, чтобы измерить свойства этих моделей аминокислот. Понимание, как ведут себя текущие модели аминокислот, может помочь в разработке новых и лучших моделей для симуляции белков.

Эти проекты требуют немного больше памяти (т.к. симулируются много молекул воды) и (как минимум, времени, за который будут проработаны новые результаты) продолжаются меньше времени. Крайний срок для этих задач короче — 18 часов. Это время будет увеличен, если окажется, что многие задачи будут теряться. Изображение:

Изображения по теме

  • Folding home