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Do, 22. Oktober, 2020
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Crunchen und Proteine falten in den Chat-Pausen

(von Yogesh Vashist) März 2001, irgendwo im WWW: der Administrator des AMD-Deutschland-Teams schreibt ins Internetforum seiner Mannschaft: “Im Augenblick scheint es wieder ein paar Server-Probs in Stanford zu geben und da hat es auch mich erwischt, ein SH3 WU (work unit) ist nach 11 Loops und einem Superloop nach Sequenz 27 einfach abgeschmiert.”
1. April 2001: “Platz 25 in der Teamstatistik,… aber von hinten drängelt ein anderes Team.”
9. April 2001: “…Erpel hat seit gestern schon vier Gene abgeliefert.”
“Was ist denn hier los im Netz?”, würde sich doch jeder fragen.
Ein eigenartiger Wettbewerb scheint ausgebrochen zu sein, der wahrscheinlich nur von dem im Jahre 1999 von der University of California ins Leben gerufene SETI-Programm übertroffen wird.
Jeder scheint nur noch über Gene, Loops und SH3-Domänen zu reden, unabhängig, ob der eine Mathematiker, Biologe oder Bankkaufmann ist, denn nur die wenigsten sind tatsächlich Biochemiker oder Molekularbiologen.
Es geht einzig und allein um gute Plazierung in der Team-Statistik.
Was Sie alle tun, nennen sie ‘crunchen’! Eigentlich sind es vielmehr ihre Rechner die crunchen.
Die Initiative heißt Folding@home und wurde im September 2000 von Vijay S. Pande, einem Biochemiker der Stanford- University ins Leben gerufen.
Die Idee ist die Ausnutzung freier Kapazitäten von Privatrechnern. Neunzig Prozent der Kapazität aller Heimcomputer werden nicht genutzt. Also schrieben Forscher der amerikanischen Stanford University ein Programm, mit dem sie mehrere Zehntausend private Rechner vernetzen können.
Folding@home versucht der Natur die Geheimnisse der Proteinstrukturgestaltung zu entlocken. Wie entsteht die Sekundärstruktur? Welche Aminosäuren falten sich wann, wie und warum zu einer Alpha-Helix, einem Beta-Sheet oder einem Zink-Finger?
Um Antworten auf diesen Fragen zu finden, will die Forschergruppe von Pande das gigantische Reservoir an Bits und Bytes anzapfen.
Der Sinn und Zweck dieser ganzen Aktion ist einfach. Die Sequenzierung des menschlichen Genoms ist zwar eine große Erkenntnis für die Wissenschaft, aber gleichzeitig hat sie auch tausend neue Fragen aufgeworfen. Denn mit der Sequenz allein ist nicht viel anzufangen. Die Mechanismen, welche vom Gen zum endgültig gefalteten Protein führen, liegen nach wie vor im Dunkeln. Zu viele Parameter, Ladung, Größe, Polarität, Verteilung der Außenelektronen, räumliche Struktur der einzelnen Aminosäuren, Bindungsverhalten, Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-Kräfte und viele mehr sind es, die die endgültige Struktur eines Proteins bestimmen.
Theoretisch könnten aus der Primärstruktur unendlich viele Formen als Sekundärstruktur entstehen. Praktisch aber ist die Vielfalt auf einige wenige beschränkt.
Da man die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Parameter nicht kennt, hofft man per Zufall, durch Austesten aller möglichen Varianten, auf die von der Natur bevorzugte Form schließen zu können.
Dieses Austesten erfordert jedoch ungeheure Rechenkapazitäten und daher hat die Stanford University die Initiative Folding@home gestartet.
Die Resonanz war so gut, dass die Forscher im Oktober 2000 ihr zweites Projekt hinterher schoben: Genome@home. Hier wird nach allen möglichen DNA-Sequenzen gesucht, die sich theoretisch zu einer bestimmten Proteinstruktur falten könnten.
Wer mitmachen will, muss sich nur in Stanford registrieren lassen, seine eMail angeben, sich die entsprechende Software runterladen und schon ist man ein Cruncher und beteiligt sich an der Entschlüsselung tiefster Geheimnisse einer Zelle.
Das Bedienen des Programms ist sehr einfach, und man braucht nicht immer online zu sein. Der Rechner erhält ein bestimmtes Aufgabenpaket, und in der Zeit, in der der Rechner von Euch nicht benutzt wird, bastelt das Programm an möglichen Strukturen.
Wer also einen Beitrag für die Wissenschaft leisten will oder einfach nur in der Statistik unter den besten “Crunchern” kommen will, sollte auf die entsprechenden Seiten gehen. Die Links dazu findet ihr hier:

http://genomeathome.stanford.edu
http://www.stanford.edu/group/pandegroup/Cosm

Foto: (c) Stanford University

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