Un juego de ordenador ayuda a crear nuevas proteínas

Las proteínas son el caballo de batalla de los biólogos. Entre otras funciones, las proteínas aceleran reacciones químicas en nuestro cuerpo, permiten que las células de la sangre reconozcan virus intrusos y copian el ADN. Los beneficios potenciales de “fabricar” proteínas que no existen en la naturaleza (como las que se necesitan para crear una vacuna contra el VIH) son enormes. Ahora bien, hacerles y que cumplan un propósito definido es algo muy complicado. El investigador en el campo de las proteínas David Baker, de la Universidad de Washington, se ha unido con informáticos de la propia universidad para crear un jugo online con el que desarrollar estructuras de proteínas completamente nuevas y útiles.

Durante años, los bioquímicos han fabricado proteínas haciéndolas crecer en virus o en organismos unicelulares. Sin embargo, los investigadores necesitan una proteína ya existente para desencadenar todo este proceso. Esto hace que desarrollar proteínas con funciones totalmente nuevas sea muy complicado. Baker ha dado un paso muy importante en este sentido al demostrar el funcionamiento de un algoritmo para crear nuevas encimas

Este algoritmo ha sido “disfrazado” en un juego, al que han llamado Foldit, y es parte de la visión que tiene Baker del futuro de la fabricación de proteínas. Sus algoritmos son útiles para generar proteínas completamente nuevas para una propósito concreto. Jugando a este juego es posible mejorar el diseño de proteínas mediante ordenador.

Pliegues de proteínas

Las proteínas están formados de lagas tiras de aminoácidos que se pliegan en una compleja maraña tridimensional con muchas subregiones. La función de una proteína depende, precisamente, de esa estructura tridimensional. Otras partes de la proteína juegan un papel no activo, sencillamente estructural. El nuevo método de Baker empieza con las partes de la proteína que sí desarrollan una función, con las partes activas. Imaginar la mejor manera para que se plieguen esas partes activas (dando como resultado una proteína que “funcione”) es un problema de búsqueda complicado que requiere una potencia de procesamiento de datos muy importante. Hay infinidad de posibilidades, pero la mayor parte no funcionan.

Desde 2005, Baker ha confiado en la potencia de computación de los usuarios de Internet que se instalaron un programa para buscar esos diseños de proteínas. Cerca de 200.000 internautas de todo el mundo hacen funcionar el programa Rosetta@home cuando encienden sus ordenadores. Mientras éste está funcionando, muestra posibles estructuras de proteínas como si fueran un salvapantallas.

“Hay demasiadas posibilidades para el ordenador. Rosetta@home funciona bien para proteínas pequeñas, pero según la proteína se va haciendo más grande el proceso le es cada vez más complicado y, con frecuencia, falla”, comenta Baker en un comunicado.

Baker entró en contacto con el informático de la Universidad de Washington Zoran Popovic para que creara un juego de “plegado de proteínas”. La tarea fue bastante peculiar, ya que, como explica, en un juego de ordenador normal se sabe cuál es el reto o la finalidad, pero en el caso del juego solicitado por Baker ese reto no se sabe, es decir, la última configuración de la proteína y la mejor manera de llegar a ella son un misterio.

Tetris del siglo XXI

El juego tiene el aspecto de un Tetris del siglo XXI. En la pantalla se pueden ver “serpientes” de colores geométricos. El equipo de Popovic se ha pasado un año entero imaginando cómo hacer un juego que sea preciso y, al mismo tiempo, que “enganche”.

Popovic y Baker reconocen que el juego es complicado. Su reto es hacerlo lo suficientemente entretenido como para que los usuarios no dejen de jugar y decidan compartirlo con otras personas. Haciéndolo accesible a todo el mundo, los dos investigadores esperan encontrar un perfil de personas que sean diestras resolviendo estructuras de proteínas y que estén dispuestas jugar unas cuantas horas a la semana.

Lo jugadores tienen que ir construyendo diferentes figuras geométricas en 3D, siguiendo unas reglas muy sencillas que se explican en un breve tutorial. Según van siendo más diestros, van subiendo el nivel y las formas geométricas son cada vez más complejas. De esta manera, y casi sin darse cuenta, el usuario podría descubrir la estructura de una nueva proteína.

Por el momento, 1.000 jugadores han testado el sistema en el trascurso de las últimas semanas, jugando de manera informal usando proteínas con pliegues ya conocidos. Esta semana, los desarrolladores han abierto el juego al público para que jueguen ya con proteínas desconocidas.

“A largo plazo, espero que una parte importante de la población mundial se involucre en resolver problemas críticos de nuestra salud, y que lo hagan colaborando en el juego”, comenta Baker.

Foldit incluye elementos para que se puedan hacer partidas multijugador, en las que los jugadores puedan formar equipos, chatear con otros participantes y crear perfiles online. Con el tiempo, los investigadores analizarán los movimientos de los jugadores para comprobar cómo los mejores resuelven el “tetris”. Esta información será usada para que el los diseñadores del juego lo puedan hacer evolucionar.