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Folditは、タンパク質の折り畳みに関するオンラインパズルビデオゲームです。これは、ワシントン大学ゲーム科学センターがワシントン大学生化学科と共同で開発した実験的研究プロジェクトの一部です。Foldit の目的は、ゲームで提供されるツールを使用して、選択されたタンパク質の構造をできるだけ完璧に折り畳むことです。最高得点のソリューションは研究者によって分析され、現実世界の関連タンパク質に適用できるネイティブ構造構成 (ネイティブ状態)が存在するかどうかを判断します。科学者は、これらのソリューションを使用して、病気を標的にして根絶し、生物学的イノベーションを生み出すことができます。科学誌Natureの 2010 年の論文では、Foldit の 57,000 人のプレイヤーが、アルゴリズムで計算されたソリューションと同等またはそれ以上の有用な結果を提供したと評価されています。[ 3 ] [ 4 ]
ワシントン大学のタンパク質研究科学者であるデイビッド・ベイカー教授がFoldit プロジェクトを創設しました。セス・クーパーがリード ゲーム デザイナーでした。プロジェクトを開始する前、ベイカー教授と研究室の同僚は、特殊なコンピュータタンパク質構造予測アルゴリズムを使用してさまざまなタンパク質のネイティブ構造を予測するために、 Rosetta [ 5 ]という別の研究プロジェクトに依存していました。Rosetta は最終的に分散コンピューティングの力を利用するように拡張されました。Rosetta @homeプログラムが一般公開され、スクリーン セーバーとしてタンパク質の折り畳みの進行状況を表示しました。その結果は検証のために中央サーバーに送信されました。[ 6 ]
Rosetta@home のユーザーの中には、タンパク質構造を解く方法を見つけたものの、プログラムと対話できないことに不満を感じる人もいました。人間がコンピュータによるタンパク質構造の解読の試みを改善できると期待して、ベイカーは同じ大学のコンピュータ科学教授であるDavid Salesinと Zoran Popović に、一般の人々にアピールし、天然タンパク質構造の発見の取り組みに役立つインタラクティブなプログラム（ビデオゲーム）の構想と構築を手伝ってもらうよう依頼しました。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Rosetta@homeを作成した人々の多くがFolditの開発にも携わった。パブリックベータ版は2008年5月にリリースされ[ 10 ]、登録プレイヤー数は24万人である[ 11 ] 。
Folditは2008年以来、タンパク質構造予測技術の厳密な評価（ CASP ）実験に参加し、未知のタンパク質構造に基づいたターゲットに対して最良のソリューションを提出してきました。CASPは、タンパク質構造予測手法を評価し、最も効果的な手法を特定するための国際的なプログラムです。
タンパク質構造予測は、バイオインフォマティクス、分子生物学、医学など、科学の様々な分野において重要です。天然タンパク質の構造を特定することで、科学者はタンパク質をより深く理解することができます。これは、設計による新規タンパク質の創出、疾患治療の進歩、そして外来種、廃棄物、汚染といった現実世界の諸問題への解決策につながる可能性があります。
生物がタンパク質の一次構造を作り出す過程、すなわちタンパク質生合成は、タンパク質がDNAとしてコード化される方法と同様に、かなりよく理解されている。しかし、特定のタンパク質の一次構造がどのようにして機能的な三次元構造になるか、つまり分子がどのように折り畳まれるかを決定することは、より困難である。一般的なプロセスは理解されているが、タンパク質の最終的な機能的な構造を予測することは、計算負荷が高い。[ 12 ] [ 13 ]
Rosetta@homeと同様に、Folditは分散コンピューティングを通じて天然タンパク質構造をより速く発見するための手段です。ただし、Folditはフォーラムを通じてコミュニティコラボレーションをより重視しており、ユーザーは特定のフォールディングについて共同作業を行うことができます。[ 3 ]さらに、Folditのクラウドソーシングアプローチはユーザーをより重視しています。 [ 6 ] Folditの仮想的なインタラクションとゲーミフィケーションは、タンパク質フォールディング研究を大きく前進させる可能性を秘めた、ユニークで革新的な環境を作り出します。
Folditは、人間の脳の3次元パターンマッチングと空間推論能力を応用して、タンパク質構造予測の問題を解決しようと試みています。2016のパズルは、よく理解されているタンパク質に基づいています。研究者たちは、人間がこれらのパズルに直感的にアプローチする方法を分析することで、タンパク質折り畳みソフトウェアで使用されるアルゴリズムを改善したいと考えています。[ 14 ]
Folditには、ユーザーが単純なタンパク質のような構造を操作する一連のチュートリアルと、実際のタンパク質に基づいた定期的に更新されるパズルが含まれています。各タンパク質のグラフィカルな表現が表示され、ユーザーは一連のツールを使ってそれを操作できます。
Folditの開発者たちは、できるだけ多くの人にタンパク質折り畳みの研究に関心を持ってもらいたいと考えていました。そのため、単に便利な科学ツールを作るだけでなく、ゲーム要素を取り入れたゲーミフィケーションを活用することで、Folditを一般の人々にとって魅力的で親しみやすいものにしようとしたのです。
タンパク質構造が変化すると、タンパク質の折り畳み具合に基づいてスコアが計算され、各パズルのハイスコアのリストが保持されます。Foldit ユーザーはグループを作成したり参加したりすることができ、グループのメンバーはパズルの解答を共有できます。グループは新規プレイヤーのトレーニングに役立つことがわかっています。グループのハイスコアのリストが別途保持され、グループと個人の 2 つのリーダーボードがあります。 [ 15 ]
Folditによる研究結果は、数多くの科学論文に掲載されている。
Folditのプレイヤーは、場合によっては「Folditプレイヤー」または「Fプレイヤー」と総称されることがあります。また、個々のプレイヤーは、少なくとも1つの論文と、関連する4つのタンパク質データバンクへの登録において著者として記載されています。
Foldit のツールボックスは主にタンパク質分子の設計用です。ゲームの制作者は、プレイヤーが小分子を設計できるように、2013 年までに有機サブコンポーネントの化学的構成要素を追加する計画を発表しました。[ 25 ] Drugitと呼ばれる小分子設計システムは、フォン・ヒッペル・リンドウ腫瘍抑制遺伝子(VHL)でテストされました。VHL 実験の結果は、2023 年 3 月にプレプリント論文[ 26 ]および 2023 年 8 月に開催された米国化学会会議のセッションで発表されました。[ 27 ]