Fragen über Fragen *liepgugg*

Analyse und Vorhersage von Struktur und Faltungsweg (Folding@home, GPUGRID, Rosetta@home, ...)
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Zahmekoses
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Fragen über Fragen *liepgugg*

#1 Ungelesener Beitrag von Zahmekoses » 31.10.2003 18:46

Mir sind in den letzten Tagen ein paar Fragen durch den Kopf gefleucht und ich erhoffe mir damit ein paar Antworten aus unserer FAH/GAH-Elite herauszuholen *zu MHWW schiel*

Vornerein zu FAH: Was macht eigentlich FAH? Arbeitet es nach gleichen Prinzipien wie DF? Also versucht es auch einen Algorythmus zu finden um Proteine "effizient" berechnen zu können, wie diese zB. sich falten/räumlich aufgebaut sind? Und wieso baut eine FAH WU auf eine vorherige auf? Du hast ja mal erwähnt, das eine FAH WU so schnell wie möglich berechnet werden sollte, da weitere FAH WU's auf eben dieser zum Teil aufbauen *sich das mal wie eine umgekehrte Pyramide vorstell*. Wie funktionieriert das genau?
Genauso zu GAH: Was für WU's berechnet GAH? Liege ich richtig in der Annahme das GAH von FAH fertig berechnete WU's nimmt? (habe ich mir irgendwann mal so gedacht... leider fehlt dort der Beweis für diesen Gedanken) Oder sind dies ganz andere?
Und zu beiden Allgemein: Was für Erfolge haben wurden schon in beiden Projekten schon verzeichnet? Und was erwartet man noch zu erreichen? (einerseits in FAH, andererseits in GAH)?

Ich hoffe ich schrecke niemanden ab :roll: aber diese Fragen quälen mich schon eine Weile und mich würde die Antwort zu diesen richtig interessieren ;)

ciao
Zahme
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Hermes
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#2 Ungelesener Beitrag von Hermes » 01.11.2003 01:13

Hallo.
Ich bin zwar nicht MHWW, versuche mich aber trotzdem mal an einer Antwort.
Was macht eigentlich FAH?
FAH simuliert, wie die Faltung eines Proteins abläuft. Es wird berechnet, wie sich die einzelnen Atome in dem Molekül bewegen. Da die gefaltete Form des Proteins etwas energieärmer als die ungefaltete ist, wird das Protein langsam aufgefaltet. (Dies ist eine sehr vereinfachte Darstellung. Ich hoffe sie ist noch verständlich.) Von Interesse für die Forschungsgruppe ist dabei der Faltungsweg (Wie sehen die Übergangszustände und Zwischenstufen aus?), und die Faltungsgeschwindigkeit. Die Faltungsgeschwindigkeit kann auch experimentell gemessen werden und es wurden bislang gute Übereinstimmungen zwischen Rechnung und Messung gefunden.
Der Algorithmus ist hierdurch bestätigt, er muß nicht mehr optimiert werden. Die Berechungen dienen der Untersuchung verschiedener Proteine.
Und wieso baut eine FAH WU auf eine vorherige auf?
Die Berechnung einer kompletten Proteinfaltung dauert sehr lange. Daher wird in einer WU nur ein Stückchen berechnet und anschließend das Ergebnis in Stanford zwischengespeichert.
Wie funktionieriert das genau?
Worauf habe ich mich nur eingelassen hier mitten in der Nacht einen Aufsatz zu FAH zu schreiben.
Die Proteinfaltung läuft über Energiebarrieren, die nur sehr selten überquert werden. Um das in der Simulation beobachten zu können werden viele Simulationen parallel gestartet, und man hofft, daß eine dieser Simulationen mal eine Energiebarriere überwindet. Dann ist das Protein einen Schritt in Richtung Faltung gegangen. Alle anderen Simulationen werden dann abgebrochen und auf den Zustand der "erfolgreichen" Simulation gesetzt und mit den vielen parallelen WU's der nächste Schritt gesucht. (Es handelt sich dabei um eine Art Trick um viel Simulationszeit schnell anzuhäufen. Die abgebrochenen Simulationen zählen jeweils auch zur vom Protein benötigten Zeit.)
Arbeitet es nach gleichen Prinzipien wie DF?
Nein. DF versucht nur die Endstruktur eines Proteins vorherzusagen. In Phase I wurden dazu Milliarden (oder mehr?) Strukturen nach einem Zufallsmechanismus generiert und bewertet.
In Phase II wird versucht etwas "intelligenter" an die Sache heranzugehen.
Es wird jeweils die beste Struktur der vorhergehenden Generation versucht zu verbessern. Im Verlauf der Berechnung der 250 Generationen eines Durchlaufes ergibt sich eine Abfolge von Strukturen die im Idealfall so aussieht als ob sich das Protein auffaltet. Dies hat jedoch keine reale Bedeutung, da im Gegensatz zu FAH nicht die Bewegung simuliert wird.
Näheres hierzu sollten wir vielleicht im DF Forum diskutieren.
Mit GAH kenne ich mich nicht so gut aus, da Überlasse ich das Feld lieber Anderen. Es ist aber unabhängig von den FAH Ergebnissen.
Gute Nacht und mfG
Stephan

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Michael H.W. Weber
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#3 Ungelesener Beitrag von Michael H.W. Weber » 01.11.2003 09:34

Weitere Infors stehen auch in der FAH-Installationsanleitung. Zu GAH (hier geht es um Proteindesign) gab es eine genauere Beschreibung im Rahmen des nun beendeten GAH-Taskforce-Einsatzes. Schau' Dir diese Informationen doch bitte einmal an und frage, wenn dann noch Unklarheiten bestehen.

Michael.
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#4 Ungelesener Beitrag von Zahmekoses » 01.11.2003 12:05

sooo...

erstmal danke für die FAH Aufschlüsselung, wenn mir weitere Fragen dazu einfallen schreibe ich sie noch hier runter :roll:

Ich habe mir mal den Info-text bei dem GAH-TF-Thread durchgelesen, doch er hat mich noch nicht so wirklich überzeugt, bzw. lässt noch einige für mich relevante Fragen offen. Wenn ich es richtig verstanden habe (ich hoffe mal, das sollte nicht zu schwer sein), berechne ich mit den GAH WU's zu einem Protein ein "Ersatzprotein", welches die gleichen Eigenschaften hat wie das normale Protein. Man könnte also sagen ein fast identischer Doppelgänger. Doch mir stellt sich nun die Frage, was mir solch Ersatzproteine im einzelnen bringen? Welchen Nutzen erbringen sie in Wissenschaft? Medizin? oder ähnlichen Bereichen? Welche spezifischen Vorteile erreicht man durch eben solche "Ersatzproteine"? Wo werden sie angewendet?

Ich hoffe mit den Antworten zu diesen Fragen ist mein Wissensdurst gestillt :roll:

ciao
Zahme
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#5 Ungelesener Beitrag von Michael H.W. Weber » 01.11.2003 14:22

Man hofft eben nicht darauf, daß sie EXAKT identische Eigenschaften haben. Was man möchte, ist, daß die zu generierenden Ersatzproteine prinzipiell dieselbe Funktion übernehmen, aber eben möglichst effektiver. Was effektiv ist und was nicht, kommt auf den Kontext an. Es kann z.B. auch durchaus erwünscht sein, daß ein Ersatzprotein - nennen wir es mal "Nanomaschine" - langsamer arbeitet als seine Vorlage. Auch ist es möglich, daß das Ersatzprotein zwar dieselbe Funktion übernimmt, aber aufgrund des Fehlens einer oder mehrere Aminosäuren nicht mehr mit einem anderen Bestandteil der Zelle (beispielsweise einem anderen Protein) interagieren kann. Oder gerade umgekehrt. Bei GAH werden zunächst alle denkbaren Variationen im Computer erzeugt. Später müssen sie dann im Labor auf ihre Eigenschaften geprüft werden.
Nehmen wir mal ein Prion als HYPOTHETISCHES Beispiel. Eine Designervariante KÖNNTE vielleicht dieselbe Funktion haben, die dieses Protein in normalen Zellen übernimmt. Im Gegensatz zum Original kann diese Variante jedoch NICHT die schädliche Konformation (=Gestalt) annehmen, die später zur entsprechenden Erkrankung führt (z.B. BSE bei Rindern). In der Konsequenz würden Organismen, in deren Zellen das natürliche Prion durch die Designervariante ersetzt ist, nicht an BSE erkranken können.

Michael.
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