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POEM@Home (Protein Optimization with Energy Methods, Proteinoptimierung mit Energiemethoden) am Institut für Nanotechnologie des Karlsruher Institut für Technologie untersucht Proteinstrukturen.

G-Protein

Proteinsimulation wird heute durch zwei Hauptansätze 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, besseren Struktur zusammenzusetzen.
    Pro: Geeignet bei großen Proteinen; funktioniert sehr gut bei großen Strukturähnlichkeiten.
    Contra: Ungeeignet, wenn keine Strukturähnlichkeit vorhanden ist (neue Faltungen); nicht anwendbar, 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) durchgeführt, einer sequentiellen Methode mit einer Auflösung von ca. 1015 Schritten pro Sekunde. Für einen Faltungsprozess, der Millisekunden dauert, werden EINE MENGE Schritte benötigt.
    Pro: Informationen über die ganze Dynamik; Faltungszeiten; hochgenaue Strukturen.
    Contra: Geeignet nur für kleine Proteine; Spezifizierungsfragen

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

Mit POEM@HOME wird nun versucht, bei beiden Contras weiterzukommen, insbesondere werden Fortschritte erwartet bei:

  • "Neuen Faltungen", d.h. Proteinen mit geringer Strukturähnlichkeit zu bekannten Proteinen
  • Proteinen in nicht-physiologischen Umgebungen, z.B. Implantaten, die besser biokompatibel sind
  • (besseres) 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

Das Projekt wurde am 4. Oktober beendet und der Quellcode offenbar veröffentlicht, um nützlich zu sein. Man hat selbst genug Rechenpower und sei deswegen nicht mehr auf DC angewiesen.


Inhalt

Projektübersicht

InfoIcon.png POEM@Home
Name POEM@Home
Kategorie Bioinformatik
Ziel Untersuchung von Proteinstrukturen
Kommerziell   nein
Homepage boinc.fzk.de/poem
Uni.jpg Karlsruher Institut für Technologie
Universität Karlsruhe, Deutschland


Projektstatus

InfoIcon.png Projektstatus
Status   aktiv
Beginn Oktober 2007
Ende 4. Oktober 2016

Projektlinks

Statistiken

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Clientprogramm

Betriebssysteme

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Client-Eigenschaften

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Normal ausführbares Programm Checkbox 0.gif
Als Bildschirmschoner benutzbar Checkbox 0.gif
Kommandozeilenversion verfügbar Checkbox 0.gif
Personal Proxy für Work units erhältlich   Checkbox 0.gif
Work units auch per Mail austauschbar Checkbox 0.gif
Quellcode verfügbar Checkbox 0.gif
Auch offline nutzbar Checkbox 0.gif
Checkpoints Checkbox 1.gif

WU-Informationen

Aktuelle und genaue Details für BOINC-Projekte gibt es bei WUProp.

Name RAM Dauer Deadline Speicherplatz Download Upload Mindestanforderung
data_250_  MB  1:30 h (C2D 32bit 2,1 GHz)  5 Tage  0,1 MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_371_  20 MB  1:40 h (C2D 32bit 2,1 GHz)  5 Tage  0,1 MB MB 0,1 MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_372_  34 MB  1:20 h (C2D 32bit 2,4 GHz)  5 Tage  0,1 MB MB 0,1 MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_377_  MB  h ( GHz)    MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_378_  MB  h ( GHz)    MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_381_  MB  h ( GHz)  5 Tage  MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_382_  MB  h ( GHz)    MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
peptide_383_  25 MB  1:30 h (C2D 32bit 2,4 GHz)  5 Tage  MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
peptide_384_  20 MB  1:00 h (C2D 64bit 2,1 GHz)  5 Tage  0,5 MB MB 0,1 MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
data_386_  MB  h ( GHz)    MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
peptide_387_  MB  1:37 h (Intel E2200 32bit 2,2 GHz)  7 Tage  MB MB MB {{{mindestanforderung}}} oder besser
Die Dauer ist die durchschnittliche Rechenzeit, die auf entsprechender CPU (Taktung in der Klammer) gebraucht wird.
Die Deadline ist die Zeitspanne, in der die Work unit berechnet sein muss.


Installation

POEM@Home benutzt die BOINC-Infrastruktur. Die Anmeldung, Installation und Konfiguration sind auf der allgemeinen BOINC-Seite beschrieben.

Veröffentlichte Versionen

Die aktuelle Version kann hier nachgesehen werden.

POEM++

POEM Protein Folding

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