栄養たっぷりのお米を世界に

「世界のための栄養豊富な米」^[2]は、ワシントン大学のサムドララ計算生物学研究グループ^{[1]が主導する}農学分野のワールドコミュニティグリッド研究プロジェクトです。2008年5月12日に開始されました。^{[3] [4]}このプロジェクトの目的は、主要な米の品種のタンパク質構造を予測することです。その目的は、農家がより高い収穫量を持つより優れた米の品種を育種し、病害虫に対する抵抗力を高め、特に栄養失調が深刻な問題となっている地域の人々に利益をもたらす生物学的に利用可能な栄養素をフルに活用できるように支援することです。

タンパク質の構造を決定することは極めて困難で費用のかかるプロセスです。タンパク質の構造を対応するDNA配列から計算的に予測することは可能ですが、米には何千もの異なるタンパク質が存在します。これは、1台のコンピューターでは妥当な時間内に解決できない計算上の課題となります。^[5]

イネゲノム全体の配列が解読されると、収穫量の増加、耐病性、栄養価に関係する遺伝子の特定に取り組みが移りました。この問題は、配列が解読された穀類植物が非常に少なく、イネ遺伝子の多くが既知の機能を持つ遺伝子と似ていないため、さらに困難になっています。ワシントン大学の計算生物学研究グループは、わずかなコストと時間でタンパク質構造を生成できるProtinfo ^[6]ソフトウェアを開発しました。

Protinfo は、数万種類の米タンパク質の3 次元モデルを作成するために使用されています。これらのモデルは、各タンパク質の機能を予測し、それをコードする遺伝子の役割を理解するために使用されます。モデルと、モデルを調べた結果の分析結果は、タンパク質や DNA などの分子を生物の経路やシステム に関連付ける包括的なフレームワークであるBioverseデータベースとWeb サーバーに格納されます。

World Community Grid のボランティアのコンピューターは、Protinfo ソフトウェアを実行して、構造を確実に予測できるイネゲノムによってコード化されたすべてのタンパク質のモデルを作成します。これらのモデルは分析され、最適なものが選択されます。結果として得られた構造から、予測ツールは各タンパク質の機能と、それをコード化する遺伝子の役割を決定します。Protinfo の力を利用して、World Community Grid はまず 10,000 を超える遺伝子を調べ、遺伝子ごとに 100,000 のモデルを作成します。

最終的には、30,000～60,000個のタンパク質の構造が研究される予定です。^[7]計算生物学研究グループの320 CPUクラスターで10億のモデルを生成するには、約30年かかると予想されていましたが、World Community Gridを使用すると、167 TFLOPSで動作するのに約2年しかかかりませんでした。^[8]分散コンピューティング機能は、結果の社内分析が続いている間、2010年4月に停止されました。次のフェーズのための資金が確保され次第、DC機能が再開されます。

得られた知識基盤は、より高い収量、より優れた病害虫耐性、そして幅広い生物学的利用可能な栄養素を備えた改良されたイネ品種の開発につながることが期待されます。この知識は、小麦やトウモロコシなどの他の食用作物にも応用できます。^[9]

このプロジェクトには、プロジェクトの計算を行うコンピュータが準拠しなければならない 最低限のシステム要件^{[10]があり、これには以下が含まれます。}

• 少なくとも 128 MB の RAM (仮想メモリが有効)
• 200 MB のハードディスクドライブ（少なくとも 50 MB 使用可能）
• 640x480解像度で8ビットグラフィックを表示する機能
• 最低28kbit /sのインターネット接続
• オペレーティング システム: IntelまたはPowerPCプロセッサを搭載したWindows 98、ME、2000、XP、Vista、Linux、またはMac OS X

• グリッドコンピューティング
• 世界コミュニティグリッド
• モンテカルロ法