Neues Projekt aus D: POEM@Home

Analyse und Vorhersage von Struktur und Faltungsweg (FAH, POEM@home, Rosetta@home, HPFP, ...)
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Uwe Sänger Herzke
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Neues Projekt aus D: POEM@Home

#1 Ungelesener Beitrag von Uwe Sänger Herzke » 17.10.2007 18:00

Endlich mal wieder:
Ein neues Projekt, und auch noch aus Deutschland, nämlich vom Forschungszentrum Karlsruhe:
POEM@Home
Team (automatisch erstellt)
About POEM@HOME
POEM@HOME is a research project that uses Internet-connected computers to research and predict protein structure.
Also wieder mal ein Projekt zur Strukturanalyse von Proteinen.

Weiterführende Links sind auf der HP, bitte dort nachschlagen und weiterklicken
Zuletzt geändert von Uwe Sänger Herzke am 17.10.2007 19:51, insgesamt 1-mal geändert.
Grüße vom Sänger
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vfrey
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Re: Neues Projekt aus D: POEMS@Home

#2 Ungelesener Beitrag von vfrey » 17.10.2007 18:16

Sänger hat geschrieben:Team (automatisch erstellt)
und ich hatte mich schon gewundert, wieso es da schon so viele Teams gibt... :lol:
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DersaureFritz

#3 Ungelesener Beitrag von DersaureFritz » 19.10.2007 14:34

Dann habe ich mich mal schnell angemeldet! :D

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Uwe Sänger Herzke
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#4 Ungelesener Beitrag von Uwe Sänger Herzke » 20.10.2007 17:40

Projekt aus Karlsruhe, die Abkürzung steht für
Protein Optimization with Energy Methods (Proteinoptimierung mit Energiemethoden)

Hier ist eine kurze Beschreibung des Chefs aus deren Forum:
As a quick first answer: Protein simulation is presently dominated by two approaches.

1) You learn/copy from nature (ROSETTA@HOME is a good example). Given a new sequence, one tries to copy structural fragments of known proteins and assembles them to good structures. Pros: Works for big proteins, gives excellent structures for high sequence similarity. Cons: Does not work, when there is no sequence similarity (new folds), does not work when there is no experimental data (transmembrane proteins, to which 40% of all known drugs bind), no kinetics

2) You simulate the folding process as it occurs in nature (Folding@Home) with a biophysical model. This is done with molecular dynamics (MD), an essentially sequential method with a time resolution of 10E-15 s/step. For a folding process in millisecond range you need A LOT of steps. Pros: full dynamics info, folding times, high accuracy structures, Cons: works only for small proteins, specific questions

POEM tries to interpolate between these two worlds. It uses an atomistic model for the protein free energy, i.e. is can work for new folds and applications in nanobiotechnology, where there is no experimental data. In contrast to MD, it exploits Anfinsons thermodynamic hypothesis (Nobel Prize in Chemistry 1972) that proteins in their biologically active state have a minimal free energy. The simulation process is thus replaced by an optimization process that is thousands of times faster than MD. Pros: Can do at least medium size proteins, gets the folding landscape, works for "new folds", Cons: still limited to proteins < 100 amino acids, no real kinetics (yet).

With POEM@HOME we will try to make progress on these two cons. Specifically we hope to make progress for

  • "new fold" proteins with low sequence similarity to existing proteins
  • proteins in nonphysiological environments (we just got a grant to develop implants, which are more biocompatible)
  • understanding the folding process of more complex proteins that cannot be studied with direct kinetic simulation
  • protein-protein interactions, where the partners change their conformation upon docking (biological signal process)
  • refinement of model structures for transmembrane proteins

I hope this helps, more later!
Cheers
Wolfgang
Übersetzung:
Proteinsimulation wird heute von zwei Hauptansätzen dominiert:
  1. Lernen/kopieren von der Natur (Rosetta@Home ist ein gutes Beispiel). Bei einer neuen Sequenz wird versucht Teilstrukturen bekannter Proteine zu kopieren und zu einer neuen guten Struktur zusammenzusetzen. Pro: Geht bei großen Proteinen, geht sehr gut bei großen Strukturähnlichkeiten. Contra: Geht nicht wenn keine Strukturähnlichkeit vorhanden ist (neue Faltungen), geht nicht, wenn keine experimentellen Daten vorliegen (Transmembranproteine, an die 40% aller bekannten Medikamente andocken), keine Kinetik
  2. Den Faltungsprozess wie in der Natur vorkommend mit einem biophysikalischen Modell simulieren (Folding@Home). Dies wird mit der Molekulardynamik (MD) getan, einer sequentiellen Methode mit einer Auflösung von ca. 10E-15 Schritten pro Sekunde. Für einen Faltungsprozess, der Millisekunden dauert werden EINE MENGE Schritte benötigt. Pro: Informationen über die ganze Dynamik, Faltungszeiten, hochgenaue Strukturen. Contra: Geht nur für kleine Proteine, Spezifizierungsfragen

POEM versucht zwischen den beiden Welten zu interpolieren. Es benutzt ein atomares Modell für die freie Energie der Proteine, d.h. es funktoniert sowohl bei neuen Faltungen als auch bei Anwendungen in der Nonobiotechnologie, für die keine experimentellen Daten vorliegen. Im Gegensatz zu MD benutzt es Anfintons thermodynamische Hypothese (Chemienobelpreis 1972), das Proteine in ihrem biologisch aktiven Zustand minimale freie Energie haben. Die Simulation wird daher durch eine Optimierung ersetzt der tausendfach schneller ist als MD. Pro: Geht auch für mittelgroße Proteine, die Faltungslandschaft wird erzeugt, geht bei "neuen Faltungen", Contra: immer noch begrenzt auf Proteine mit weniger als 100 Aminosäuren, keine echte Kinetik (bislang).

Mit POEM@HOME versuchen wir bei den beiden Contras weiterzukommen, insbesondere hoffen wir auf Fortschritt bei:
  • "Neuen Faltungen", d.h. Proteine mit geringer Strukturähnlichkeit zu bekannten Proteinen
  • Proteine in nicht-physiologische Umgebung (wir haben gerade eine Bewilligung zur Entwicklung neuer Implantate bekommen, die besser biokompatibel sind)
  • Verständnis des Faltungsprozesses komplexerer Proteine die nicht mit direkten kinetischen Untersuchungen erforscht werden können
  • Protein-Protein Wechselwirkungen, in denen die Partner ihre Gestalt beim Andocken ändern (biologischer Signalprozess)
  • Verbesserung der Modelstrukturen für transmembrane Proteine
Grüße vom Sänger
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#5 Ungelesener Beitrag von laguna » 23.10.2007 20:04

Angemeldet und ...
23.10.2007 21:03:35|Poem@Home|Reason: no work from project

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#6 Ungelesener Beitrag von yoyo » 23.10.2007 20:07

Es gibt aber immer mal wieder Arbeit. Habe heute einige durchgerechnet.
yoyo
HILF mit im Rechenkraft-WiKi, dies gibts zu tun.
Wiki - FAQ - Verein - Chat

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laguna
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#7 Ungelesener Beitrag von laguna » 24.10.2007 10:11

Kein Wunder das es kaum Arbeit gibt, wenn die WUs in rund 12 Minuten durch sind...

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#8 Ungelesener Beitrag von laguna » 24.10.2007 13:23

Jetzt ist laut Serverstatus Arbeit da, aber ich bekomme nur timeouts...

Code: Alles auswählen

24.10.2007 14:10:16|Poem@Home|Requesting 55 seconds of new work
24.10.2007 14:15:20||Project communication failed: attempting access to reference site
24.10.2007 14:15:21||Access to reference site succeeded - project servers may be temporarily down.
24.10.2007 14:15:22|Poem@Home|Scheduler request failed: a timeout was reached
24.10.2007 14:15:22|Poem@Home|Deferring communication for 2 hr 35 min 55 sec
24.10.2007 14:15:22|Poem@Home|Reason: scheduler request failed

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#9 Ungelesener Beitrag von dago.net » 24.10.2007 13:45

laguna2 hat geschrieben:Kein Wunder das es kaum Arbeit gibt, wenn die WUs in rund 12 Minuten durch sind...
Hier mal ein Schnipsel aus der Diskussion, warum so wenige WUs erzeugt werden, ist zwar schon einige Tage alt, aber bestimmt noch aktuell:
Hallo,
wir sind von dem Ansturm total überwältigt. Aber das ist natürlich gut für uns, dass es besser läuft als erwartet. Die 3 WU Beschränkung hatten wir eingeführt um unsere Skripte zu testen, es gibt keinen inhaltlichen Grund. Am Montag setzen wir uns zusammen und heben das uaf.
Link
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#10 Ungelesener Beitrag von vfrey » 24.10.2007 14:06

ich würde auf jeden Fall empfehlen, neben POEM noch ein zweites Projekt (evtl. mit geringerer Priorität, aber stetiger WU-Verfügbarkeit) laufen zu lassen...
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DersaureFritz

#11 Ungelesener Beitrag von DersaureFritz » 25.10.2007 15:20

Warum nur gibt es so wenig Punkte für eine WU??? :roll:

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#12 Ungelesener Beitrag von vfrey » 25.10.2007 15:23

naja, wenn man die QMC-Credits/Stunde gewöhnt ist, wirkt POEM schon etwas mau... :smoking:
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