​

• • Белок - это полимер аминокислот, который закодирован геном.

  • Аминокислоты - химические половины, которые формируют основные стандартные блоки белков. Есть 20 различных аминокислот, которые определены генетическим кодом. Эти 20 аминокислот попадают в различные группы, основанные на их химических свойствах: кислый или щелочной, гидрофильньный (водолюбивый) или гидрофобный (сальный).

  • Белки выполняют много существенных функций в клетках живущих организмов. Они копируют и поддерживают геном (ДНК), они помогают клеткам расти и делиться, и мешают им расти слишком сильно, они дают клетке его идентичность (т.е. печень, нейрон, и т.д.), они помогают клеткам общаться друг с другом. Белки, когда они мутируют или когда поражены токсинами, могут также вызвать болезни, типа рака или болезни Альцгеймера. Бактериальные и вирусные белки могут проникнуть в клетку и убить ее. Короче говоря, белки делают все.

  • Каждый белок сворачивается в уникальную 3-хмерную форму, или структуру. Эта структура определяет функцию белка. Например, белок, который расщепляет глюкозу так, что клетка может использовать энергию, сохраненную в сахаре, будет иметь форму, которая признает глюкозу и связывается с ней (как замок и ключ). Он будет иметь химически реактивные аминокислоты, которые будут реагировать с глюкозой и расщеплять ее, выпуская энергию.

  • Было давно признано, что для большинства белков естественное состояние - в термодинамическом минимуме. Говоря по-русски, это означает, что уникальная форма белка - это самое устойчивое состояние, которое он может принять. Представьте шар в трубе - шар будет всегда катиться вниз к основанию трубы, потому что это - самое устойчивое состояние.

  • Последовательности аминокислот достаточно, чтобы определить естественное состояние белка. На основании их различных химических свойств, некоторые аминокислоты притягиваются друг к другу (например, противоположно заряженные аминокислоты) и так связываются; другие аминокислоты попытаются избежать воды (потому что они являются сальными) и таким образом приведут белок в компактную форму, которая исключает воду из контакта с большинством аминокислот, которые "скрываются" в ядре этого компактного белка.

  • Даже маленькие белки могут состоять из 100 аминокислот. Число потенциальных формирований, доступных даже для такого относительно маленького белка, является астрономическим, потому что есть очень много степеней свободы. Вычислить энергию каждого возможного состояния (таким образом мы можем выяснить, какое состояние является самым устойчивым) - в вычислительном отношении тяжелая проблема. Проблема растет по экспоненте с увеличением размера белка. Некоторые человеческие белки могут быть огромными (1000 аминокислот).

  • Философия розетты заключается в том, чтобы использовать и понимание физических химических свойств различных типов взаимодействий аминокислот, и знание того, какие локальные формирования являются вероятными для коротких отрезков аминокислот в пределах белка, чтобы принять, ограничить место поиска, и оценить энергию различных возможных формирований. Пробуя достаточно много формирований, Розетта может найти самую низкую энергию, самую устойчивую естественную структуру белка.

  • Во многих случаях, где естественная структура белка уже известна, мы заметили, что функция энергии Розетты может признать естественное состояние как более устойчивое, чем любое другое выбранное состояние. Начиная со случайного формирования, мы заметили, однако, что естественное состояние никогда не выбирается. Применяя больше вычислительных мощностей к проблеме, мы можем попробовать еще больше формирований, и можем попробовать различные стратегии поиска, чтобы увидеть, какая является самой эффективной.