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Computerspieler haben ein Aids-Enzym entschlüsselt

(c) Archiv
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Mit einem Onlinespiel namens „Foldit“ können auch biochemische Laien die Strukturen von Proteinen ermitteln. Nun haben sie wesentlich dazu beigetragen, ein Enzym des HI-Virus zu verstehen.

Ein Protein ist nichts anderes als eine Kette von chemisch miteinander verbundenen Aminosäuren. Und es ist doch mehr: Denn es ist gar nicht trivial, aus der Sequenz der Aminosäuren abzuleiten, welche dreidimensionale Form diese Kette annimmt, wie sie sich zu einem Knäuel zusammenlegt, sich „faltet“, wie die Biochemiker sagen.

Die Suche nach der räumlichen Struktur des Proteins ist dabei eine Suche nach einem Energieminimum – denn die energieärmste Form ist die stabilste und kommt auch in vivo vor. Man kann diese Suche als Spiel sehen: Wer durch seine Züge (räumliche Verschiebung bzw. Rotation von Atomen oder ganzen Atomgruppen) die niedrigste Energie für das Gesamtmolekül erreicht, hat gewonnen – bis ein anderer Spieler auf eine noch niedrigere Energie kommt.

Bei diesem Spiel hilft einem Erfahrung (in diesem Fall mit bereits bekannten Proteinen), aber auch räumliches Vorstellungsvermögen. Beides strapazieren Computerspieler mit Leidenschaft und viel Zeitaufwand. In diesem Sinn haben Forscher der University of Washington (Abteilungen „Computer Science and Engineering“ und „Biochemistry“) das Spiel „Foldit“ geschrieben und ins Netz gestellt. „Menschen haben räumliches Vorstellungsvermögen, Computer sind da noch nicht so gut“, erklärt ein beteiligter Forscher: „Spiele bieten einen Rahmen, um die Stärken von Menschen und Computern zu verbinden.“ Tatsächlich spielen bereits viele Nicht-Biochemiker „Foldit“. Nun konnte auf diese spielerische Weise die bisher unbekannte Struktur eines Proteins aufgeklärt werden. Nämlich einer retroviralen Protease. Das ist ein Enzym, mit dem Retroviren wie der Aids-Virus Proteine schneiden.

Falle: ein „lokales Minimum“

Helfend eingreifen mussten die Wissenschaftler vor allem, um den Spielern zu helfen, eine Falle zu vermeiden. Das Tückische bei der Ermittlung der Struktur von Proteinen ist, dass man leicht in die Falle eines „lokalen Minimums“ fällt, also eine Energie findet, die nur im Vergleich zu ähnlichen Strukturen, aber nicht absolut die kleinste ist.

In der in Nature Structural & Molecular Biology am 18.9. online erschienenen Publikation werden „Foldit“-Spieler mit ihren Nicknames erwähnt: grabhorn, spvincent, mimi. „Die Intuition von Computerspielern ist eine beachtliche Kraft, die, wenn man sie richtig dirigiert, ein weites Feld wissenschaftlicher Probleme lösen kann“, schreiben die Autoren.

In diesem Fall ist die Lösung – die mit Röntgenstrukturanalyse bestätigt wurde – auch von medizinischem Interesse. Denn die gefundene Struktur zeigt Stellen an der Oberfläche, an der Medikamente angreifen könnten, um das Enzym und somit das Virus lahmzulegen.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.09.2011)