Кіріспе
Розетта@үй – Бейкер зертханасы басқаратын, Беркли ашық инфрақұрылымы желілік есептеу (BOINC) платформасында ақуыз құрылымын болжауды зерттеуге арналған ерікті есептеу жобасы. Rosetta@home 2020 жылдың 19 қыркүйегінде 487,946 GigaFLOPS жылдамдығымен өңдеуді жүзеге асыратын 55 мың белсенді ерікті компьютерлердің көмегімен белок-белок байланысын болжап, жаңа белоктарды жобалауды мақсат етеді. Foldit, Rosetta@home бейнеойыны, осы мақсаттарға көпшілік көзқарасымен қол жеткізуге бағытталған. Жобаның көп бөлігі протеомика әдістерінің дәлдігі мен беріктігін жақсарту үшін негізгі зерттеулерге бағытталған болса да, Rosetta@home сонымен қатар безгек, Альцгеймер ауруы және басқа да патологиялар бойынша қолданбалы зерттеулер жүргізеді. Барлық BOINC жобалары сияқты, Rosetta@home да жеке жұмыс топтарында есептеулер жүргізу үшін еріктілердің компьютерлеріндегі бос компьютерлік ресурстарды пайдаланады. Аяқталған нәтижелер орталық жоба серверіне жіберіледі, онда олар расталады және жобаның деректер базасына қосылады. Жоба платформааралық және әр түрлі аппараттық конфигурацияларда жұмыс істейді. Пайдаланушылар жеке ақуыз құрылымын болжаудың барысын Rosetta@home экран сақтаушысында көре алады. Аурумен байланысты зерттеулерден басқа, Rosetta@home желісі құрылымдық биоинформатикадағы жаңа әдістерді сынау шеңберінде қызмет етеді. Мұндай әдістер кейіннен RosettaDock немесе Адамның протеомын бүгу жобасы және Микробиомдық иммунитет жобасы сияқты басқа да Rosetta негізделген қосымшаларда қолданылады, олар Rosetta@home-тің ерікті компьютерлерінің үлкен және әртүрлі жиынтығында жеткілікті дамыған және тұрақты екендігі дәлелденгеннен кейін. Rosetta@home-де әзірленген жаңа әдістер үшін екі аса маңызды сынақ – бұл ақуыз құрылымын болжау әдістерін сыни бағалау (CASP) және өзара әрекеттесуді болжауды сыни бағалау (CAPRI) эксперименттері, екі жылда бір рет жүргізілетін эксперименттер, олар сәйкесінше ақуыз құрылымын болжау және ақуыз-ақуыз байланысын болжау саласындағы өнердің жағдайын бағалайды. Розетта үнемі ең алдыңғы қатарлы доктау болжаушыларының қатарында және ең жақсы үшінші құрылым болжаушыларының бірі болып табылады. SARS CoV 2 салдарынан пайда болған COVID-19 пандемиясына қарсы күреске қатысуға ниетті жаңа пайдаланушылардың ағынымен бірге Rosetta@home 2020 жылдың 28 наурызына қарай өзінің есептеу қуатын 1.7 PetaFlops-қа дейін арттырды. 2020 жылдың 9 қыркүйегінде Rosetta@home зерттеушілері SARS CoV 2-ге қарсы 10 күшті вирусқа қарсы препараттарды сипаттайтын мақала жариялады. Rosetta@home осы зерттеуге үлес қосты және бұл вирусқа қарсы препараттар бірінші кезеңдегі клиникалық сынақтарға баруға дайын, олар 2022 жылдың басында басталуы мүмкін. Rosetta@home командасының айтуынша, Rosetta еріктілері нанобөлшекті вакцинаны әзірлеуге үлес қосты және GBP510-ды әзірлеп жатыр, оны Оңтүстік Кореяда ІІІ фазалық клиникалық сынаққа енгізуге рұқсат берілді. NL 201, ең алғаш рет Протеинді жобалау институтында (IPD) жасалған және 2019 жылдың қаңтар айында жарияланған онкологиялық препарат, Rosetta@home NL 201 әзірлеуде рөл атқарды және протеин дизайнын растауға көмектескен "алға қарай бүктеу" эксперименттеріне үлес қосты.
Rosetta@home is a volunteer computing project researching protein structure prediction on the Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) platform, run by the Baker lab. Rosetta@home aims to predict protein–protein docking and design new proteins with the help of about fifty five thousand active volunteered computers processing at over 487,946 GigaFLOPS on average as of September 19, 2020. Foldit, a Rosetta@home videogame, aims to reach these goals with a crowdsourcing approach. Though much of the project is oriented toward basic research to improve the accuracy and robustness of proteomics methods, Rosetta@home also does applied research on malaria, Alzheimer's disease, and other pathologies. Like all BOINC projects, Rosetta@home uses idle computer processing resources from volunteers' computers to perform calculations on individual workunits. Completed results are sent to a central project server where they are validated and assimilated into project databases. The project is cross platform, and runs on a wide variety of hardware configurations. Users can view the progress of their individual protein structure prediction on the Rosetta@home screensaver. In addition to disease related research, the Rosetta@home network serves as a testing framework for new methods in structural bioinformatics. Such methods are then used in other Rosetta based applications, like RosettaDock or the Human Proteome Folding Project and the Microbiome Immunity Project, after being sufficiently developed and proven stable on Rosetta@home's large and diverse set of volunteer computers. Two especially important tests for the new methods developed in Rosetta@home are the Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction (CASP) and Critical Assessment of Prediction of Interactions (CAPRI) experiments, biennial experiments which evaluate the state of the art in protein structure prediction and protein–protein docking prediction, respectively. Rosetta consistently ranks among the foremost docking predictors, and is one of the best tertiary structure predictors available. With an influx of new users looking to participate in the fight against the COVID 19 pandemic, caused by SARS CoV 2, Rosetta@home has increased its computing power up to 1.7 PetaFlops as of March 28, 2020. On September 9, 2020, Rosetta@home researchers published a paper describing 10 potent antiviral candidates against SARS CoV 2. Rosetta@home contributed to this research and these antiviral candidates are heading towards Phase 1 clinical trials, which may begin in early 2022. According to the Rosetta@home team, Rosetta volunteers contributed to the development of a nanoparticle vaccine. and GBP510 which is being developed by SK Bioscience and is already approved for a Phase III clinical trial in South Korea. NL 201, a cancer drug candidate that was first created at the Institute of Protein Design (IPD) and published in a January 2019 paper, Rosetta@home played a role in the development of NL 201 and contributed with "forward folding" experiments that helped validate protein designs.
Есептеу платформасы
Rosetta@home қосымшасы мен BOINC ерікті есептеу платформасы Windows, Linux және macOS операциялық жүйелері үшін қолжетімді; BOINC сонымен қатар басқа бірнеше, мысалы, FreeBSD-де жұмыс істейді. Rosetta@home бағдарламасына қатысу үшін кем дегенде 500 МГц сағаттық жылдамдығы бар орталық процессор (CPU), 200 мегабайт бос дискілік орын, 512 мегабайт физикалық жад және Интернет байланысы қажет. 2016 жылдың 20 шілдесінде Rosetta Mini бағдарламасының қазіргі нұсқасы 3.73 болды. Қазіргі кездегі BOINC бағдарламасының ұсынылатын нұсқасы 7.6.22 болып табылады. Жеке ақуыздар туралы мәліметтерді қамтитын жұмыс топтамалары Вашингтон университетінің Бейкер зертханасындағы серверлерден еріктілердің компьютерлеріне таратылады, содан кейін тағайындалған ақуыздың құрылымын болжауды есептейді. Белсенділердің құрылымын қайталаудан аулақ болу үшін әрбір жұмыс бірлігі кездейсоқ тұқымдық санмен басталады. Бұл әр болжаудың белоктың энергиялық ландшафты бойынша түсетін ерекше траекториясын береді. Rosetta@home-дан алынған ақуыз құрылымы болжамы – бұл белгілі бір ақуыздың энергиялық ландшафтындағы жаһандық минимумның шамалауы. Бұл жаһандық минимум ақуыздың ең қолайлы конформациясын, яғни оның бастапқы күйін білдіреді. Rosetta@home графикалық пайдаланушы интерфейсінің (GUI) негізгі ерекшелігі – бұл экран сақтағыш, ол симуляцияланған ақуызды бүктеу процесінде ағымдағы жұмыс құралының ілгерілеуін көрсетеді. Қазіргі экран сақтағыштың жоғарғы сол жағында мақсатты белоктың ең төменгі энергия құрылымын іздеу кезінде әр түрлі пішіндерді (конформацияларды) қабылдағаны көрсетіледі. Оң жақтағы суретте ең соңғы қабылданған құрылым көрсетілген. Оң жақ жоғарғы жағында қазіргі қаптаманың ең төменгі энергиялық конформациясы көрсетілген; төменде – белоктың нақты немесе туалас құрылымы, егер ол бұрын анықталған болса. Экран сақтағышқа үш график кіреді. Ортаға жақын жерде қабылданған модельдің термодинамикалық еркін энергиясының графигі көрсетіледі, ол қабылданған модель өзгерген сайын өзгеріп отырады. Қабылданған модельдің туалас модельге қаншалықты ұқсас екендігін өлшейтін қабылданған модельдің орташа квадраттық ауытқуының (RMSD) графигі оң жақта көрсетілген. Қабылданған энергия графигінің оң жағында және RMSD графигінің астында осы екі функцияның нәтижелері модель біртіндеп жетілдіріле отырып, энергия мен RMSD графигін жасау үшін қолданылады. Барлық BOINC жобалары сияқты Rosetta@home пайдаланушының компьютерінде фоновые режимде жұмыс істейді, хост операциялық жүйедегі тіркелгіге кіргенге дейін немесе кіргеннен кейін бос компьютерлік қуатты пайдаланады. Бағдарлама басқа қолданбалар үшін қажет болғандықтан, компьютердің қалыпты пайдалануына әсер етпеу үшін процессордан ресурстарды босатады. Көптеген бағдарламалық параметрлерді пайдаланушы тіркелгісінің параметрлері арқылы белгілеуге болады, соның ішінде: бағдарламаның пайдалана алатын CPU ресурстарының ең көп пайызы (қалыпты қуаттылықпен жұмыс істейтін компьютерден электр қуатын тұтынуды немесе жылу өндірісін басқару үшін), бағдарламаны орындай алатын күннің уақыты және тағы басқалары.
Жобаның маңыздылығы
Геномды тізбектеп алу жобаларының көбейгеніне байланысты ғалымдар көптеген ақуыздардың аминоқышқылдар тізбесін, яғни олардың бастапқы құрылымын анықтай алады. Ақуыздың қызметін жақсырақ түсіну және дәрі-дәрмектерді рационалды жобалауға көмектесу үшін ғалымдар ақуыздың үш өлшемді кеңістіктік құрылымын білуі керек. Қазіргі уақытта ақуыздың 3D құрылымы рентгендік кристаллография немесе ядролық магниттік резонанс (ЯМР) спектроскопиясы арқылы тәжірибелік жолмен анықталады. Бұл процесс баяу (протеиннің алғашқы рет кристалдануын анықтауға апталар немесе тіпті айлар жұмсалуы мүмкін) және қымбат (бір ақуызға шамамен 100 000 АҚШ доллары). Өкінішке орай, жаңа тізбектердің ашылу жылдамдығы құрылымды анықтау жылдамдығынан әлдеқайда жоғары. Ұлттық биотехнологиялық ақпарат орталығының (NCBI) қайталамасыз (nr) ақуыздық деректер базасындағы 7,4 миллионнан астам ақуыз тізбегінің ішінде 52 мыңнан аз ақуыздың 3D құрылымы шешіліп, Ақуыздық деректер банкіне (ақуыздар туралы құрылымдық ақпараттың негізгі қоймасы) сақталған. Rosetta@home жобасының басты мақсаты – ақуыз құрылымдарын қазіргі әдістермен бірдей дәлдікпен болжау, бірақ бұл үшін едәуір аз уақыт және қаржы жұмсау. Rosetta@home сонымен қатар мембраналық ақуыздардың (мысалы, G протеиніне жұптасқан рецепторлар (GPCR)) құрылымын және байланысын анықтау әдістерін әзірлейді, оларды рентгендік кристаллография және ЯМР спектроскопиясы сияқты дәстүрлі әдістермен талдау өте қиын, бірақ олар қазіргі дәрі-дәрмектердің көп бөлігін құрайды. Ақуыз құрылымын болжаудағы прогресс екі жылда бір рет өткізілетін Ақуыз құрылымын болжау техникаларының сыни бағалауы (CASP) эксперименті арқылы бағаланады, онда әлемнің түкпір-түкпірінен келген зерттеушілер ақуыздың аминоқышқылдар тізбегінен оның құрылымын шығаруға тырысады. Бұл бәсекелестік экспериментте жоғары ұпай жинаған топтар ақуыз құрылымын болжаудағы соңғы жетістіктердің де-факто стандарты болып саналады. Rosetta, Rosetta@home бағдарламасының негізі 2002 жылғы CASP5-тен бері қолданылып келеді. 2004 жылғы CASP6 экспериментінде Rosetta CASP мақсаты T0281 үшін ұсынған моделінде атомдық деңгейге жақын ажыратымдылықпен, бастапқы ақуыз құрылымын болжау арқылы тарих жасады. Ab initio модельдеу ақуыз құрылымын болжаудың ерекше қиын санаты болып есептеледі, өйткені ол құрылымдық гомологиядан алынған ақпаратты пайдаланбайды және тізбектік гомологиядан алынған ақпаратқа және ақуыз ішіндегі физикалық өзара әрекеттесулерді модельдеуге сүйенуі керек. Rosetta@home 2006 жылдан бері CASP-те қолданылып келеді, онда ол CASP7-де құрылымды болжаудың барлық санаттарындағы ең жақсы болжаушылардың бірі болды. Бұл жоғары сапалы болжаулар Rosetta@home еріктілері ұсынған есептеу қуатының арқасында мүмкін болды. Есептеу қуатын арттыру Rosetta@home-ге конформациялық кеңістіктің (ақуыздың қабылдауы мүмкін нысандары) көбірек аймақтарын үлгілеуге мүмкіндік береді, Левинтал парадоксы бойынша, бұл ақуыз ұзындығымен экспоненциалды түрде өседі деп болжанады. Rosetta сонымен қатар бірнеше ақуыз кешендерінің құрылымын анықтайтын ақуыз-ақуыз байланысын болжауда қолданылады, яғни төртіншілік құрылымын. Бұл ақуыз өзара әрекеттесуінің түрі көптеген жасушалық функцияларға әсер етеді, соның ішінде антиген-антидене және фермент-ингибитор байланысына, сондай-ақ жасушалық импорт пен экспортқа. Дәрі-дәрмектерді жобалау үшін осы өзара әрекеттесулерді анықтау маңызды. Rosetta өзара әрекеттесуді болжаудың сыни бағалауы (CAPRI) экспериментінде қолданылады, ол белокты тежеу саласының жай-күйін CASP-тің ақуыз құрылымын болжаудағы прогресті бағалауымен салыстырады. Rosetta@home жобасының еріктілері ұсынған есептеу қуаты Rosetta-ның CAPRI 2007-дегі нәтижелерінің маңызды факторы ретінде аталады, онда оның байланыс болжамдары ең дәл және толық болды. 2008 жылдың басында Rosetta табиғатта бұрын-соңды байқалмаған функциясы бар ақуызды компьютерлік жолмен жобалау үшін қолданылды. Бұл 2004 жылғы жоғары деңгейлі мақаланың қайтарылуына байланысты болды, онда бастапқыда табиғи нысанына қарағанда жақсартылған ферменттік белсенділігі бар ақуыздың есептеулік дизайлы сипатталған. Дэвид Бейкер тобының 2008 жылғы зерттеу мақаласында ақуыздың қалай жасалғаны сипатталған, ол Rosetta@home-ға қол жетімді есептеу ресурстары үшін сілтеме жасады, бұл ақуызды жобалау әдісінің маңызды тұжырымдамалық дәлелі болды. Дэвид Бейкердің Rosetta@home журналында көптеген шағын зерттеу жобалары сипатталған. 2014 жылғы ақпан айына қарай, жаңа жарияланымдар туралы ақпарат және жұмыстың қысқаша сипаттамасы форумда жаңартылып тұрады. Форум тақырыбы 2016 жылдан бері қолданылмайды, ал зерттеулер туралы жаңалықтар жобаның жалпы жаңалықтар бөлімінде табылуы мүмкін.
Альцгеймер ауруы
Rosetta бағдарламалық кешенінің құрамындағы RosettaDesign, амилоидты фибрилдерге ұқсас амилоидты белдіктердің қай аймақтарының пайда болуы мүмкін екенін дәл болжау үшін қолданылды. Зерттелетін белоктың гексапептидтерін (алты аминқышқылдық фрагменттерін) алып, белгілі фибрил құрайтын гексапептидке ұқсас құрылымға ең төмен энергиялы сәйкестікті таңдау арқылы RosettaDesign, кездейсоқ белоктарға қарағанда фибрилдер құрауы екі есе ықтимал пептидтерді анықтады. Осы зерттеуде Rosetta@home бета-амилоидтың құрылымын болжау үшін пайдаланылды, бұл Альцгеймер ауруына себеп болатын фибрил құрайтын белок деп саналады. Алдын ала, бірақ әлі жарияланбаған нәтижелер, фибрилдердің пайда болуын болдырмауы мүмкін Rosetta арқылы жасалған ақуыздар туралы алынды, бірақ бұл аурудың алдын ала ала ма, жоқ па, әзірге белгісіз.
Көміршік
Розеттаның тағы бір компоненті – RosettaDock, антракс токсинін құрайтын үш ақуыз – өлімді фактор (LF), ісік фактор (EF) және қорғаушы антиген (PA) арасындағы өзара әрекеттесуді модельдеу үшін эксперименталды әдістермен бірге қолданылды. Компьютерлік модель LF және PA арасындағы байланысты дәл болжады, LF–PA кешеніне қатысқан тиісті ақуыздардың домендерін анықтауға көмектесті. Бұл түсінік ақырында жақсартылған антракс вакцинасын жасауға әкелген зерттеулерде пайдаланылды.
Герпес симплекс вирусы 1
RosettaDock антидене (иммуноглобулин G) мен қызыл суық ісік вирусының, жайылған герпес вирусы 1 (HSV 1) қоздырғышының беткі ақуызы арасындағы байланысты модельдеу үшін қолданылды. Бұл ақуыз антивирустық антиденені ыдыратуға қызмет етеді. RosettaDock болжаған ақуыз кешені, алуы өте қиын тәжірибелік модельдермен жақын сәйкес келеді, соның салдарынан зерттеушілер докинг әдісінің рентгендік кристаллографияның ақуыз-ақуыз байланыс интерфейстерін модельдеудегі кейбір қиындықтарды шешуге потенциалы бар деген қорытындыға келді.
АИТВ
Билл және Мелинда Гейтс қорынан 19,4 миллион долларлық грантпен қаржыланған зерттеулер аясында Rosetta@home адам иммуножеткілік вирусы (АИВ) үшін бірнеше мүмкін вакциналарды жобалауға пайдаланылды.
Малярия
Глобалды денсаулық сақтаудың үлкен міндеттері бастамасына қатысты зерттеулерде Розетта жаңадан құрылған гомонинг эндонуклеаза ақуыздарын компьютерлік жолмен жобалау үшін қолданылды, олар Anopheles gambiae масасын жоюға немесе масаның безгекті тарату мүмкіндігін тоқтатуға мүмкіндік береді. Гомонинг эндонуклеазалар сияқты белок-ДНК өзара әрекеттесуін нақты модельдеу және өзгерту қабілеті, Розетта сияқты есептеулік белок жобалау әдістеріне гендік терапияда (соның ішінде қатерлі ісіктерді емдеу мүмкіндігі) маңызды рөл береді.
Розетта Дизайн
Розеттаға негізделген ақуызды жобалаудың есептеу әдісі Розетта-Дизайн 2000 жылы G ақуызының бүктелу жолын қайта жобалау туралы зерттеумен басталды. 2002 жылы Розетта-Дизайн 93 аминқышқылынан тұратын α/β ақуызы Top7-ні жобалау үшін қолданылды, ол табиғатта бұрынғысыздай жаңа бүктелуге ие болды. Розетта бұл жаңа конформацияны рентгендік кристаллография арқылы анықталған құрылымға 1.2 Å RMSD дәлдігімен болжады, бұл өте жоғары дәлдіктегі құрылымды болжауды көрсетеді. Розетта және Розетта-Дизайн осындай ұзындықтағы жаңа ақуыздың құрылымын алғаш рет жобалап, дәл болжағандықтары үшін кең танылды. Бұл туралы 2002 жылғы мақала Science журналында жарияланды, онда осы екі тәсілді сипаттаған және оған байланысты журналға екі оң пікір келді, сондай-ақ 240-тан астам ғылыми мақалада сілтеме жасалды. Бұл зерттеудің нақты нәтижесі болған Top7 2006 жылдың қазан айында RCSB PDB-нің «Айдың молекуласы» ретінде таныстырылды; оның болжамды және рентгендік кристалдық құрылымдарының сәйкес ядроларының (қалдықтар 60–79) үйлесімділігі Rosetta@home логотипінде көрсетілген. Розетта-Дизайн онлайн қызмет ретінде ұсынылады.
Розетта док
RosettaDock 2002 жылы алғашқы CAPRI эксперименті барысында Бекер зертханасының ақуыз-ақуыз байланысын болжау алгоритмі ретінде Rosetta бағдарламалық кешеніне қосылды. Сол экспериментте RosettaDock стрептококк пиогендік экзотоксин А мен Т-клетка рецепторының β-тізбегі арасындағы байланысты жоғары дәлдікпен, ал шошқаның α-амилазасы мен түйе тұқымдас антиденесі арасындағы кешенді орташа дәлдікпен болжады. RosettaDock әдісі жеті мүмкіндіктің тек екеуін ғана қанағаттанарлық дәлдікпен болжады, бірақ бұл CAPRI-дің алғашқы бағалауында 19 болжау әдісінің арасында жетінші орын алуына жеткілікті болды. Осы айырмашылықтарға қарамастан, Бейкер және Грей әдістері екінші CAPRI бағалауында жақсы нәтиже көрсетіп, 30 болжаушы топтың ішінде тиісінше 5-ші және 7-ші орындарға ие болды. Джеффри Грейдің RosettaDock сервері коммерциялық емес мақсатта қолдануға арналған тегін байланыс болжау қызметі ретінде қолжетімді. 2006 жылдың қазан айында RosettaDock Rosetta@home жүйесіне интеграцияланды. Әдіс тек ақуыздың тірек құрылымын пайдалана отырып, жылдам және қарапайым байланыс модельдеу кезеңін қолданды. Одан кейін, екі өзара әрекеттесетін ақуыздың бір-біріне қатысты бағдары және ақуыз-ақуыз интерфейсіндегі бүйір тізбектердің өзара әрекеттері бір мезгілде ең төмен энергиялық конформацияны табу үшін оңтайландырылды. Rosetta@home желісінің қамтамасыз еткен жоғары есептеу қуаты, тірек құрылымның икемділігі және циклдық модельдеу үшін жаңартылған бүктеу ағашының ұсынылымдарымен бірге, RosettaDock-ті үшінші CAPRI бағалауында 63 болжаушы топтың арасында алтыншы орынға шығарды. Ол 2002 жылғы CASP5-тен бері екі жыл сайынғы CASP эксперименттеріне автоматтандырылған болжау сервері ретінде қатысып келеді және автоматтандырылған сервер болжау санатында үздік нәтижелердің бірін көрсетеді. Robetta содан бері CASP6 және CASP7-де бәсекеге түсті, онда ол автоматтандырылған серверлер мен адам болжаушы топтарының орташа көрсеткіштерінен жоғары нәтижелер көрсетті. Сондай-ақ, ол CAMEO3D үздіксіз бағалауына қатысады. Robetta тапсырмалары Бейкер зертханасының серверлерінде, Janelia Research Campus машиналарында және Rosetta@home қатысушыларының компьютерлерінде орындалады. CASP8-де Robetta Rosetta-ның жоғары ажыратымдылықтағы толық атомдық тазарту әдісін пайдалану үшін жаңартылды, оның болмауы Robetta-ның CASP7-де Rosetta@home желісінен кем дәлдік көрсетуінің басты себебі ретінде көрсетілді.
Басқа Rosetta серверлері
Rosetta көптеген басқа қоғамдық серверлерден онлайн қызмет ретінде қолжетімді. ROSIE РНК құрылымын болжау және жобалаудан бастап лигандты байланыстыру мен антиденелерді модельдеуге дейін әртүрлі функцияларды ұсынады.
Қалпына келтіру
2008 жылдың 9 мамырында Rosetta@home пайдаланушылары ерікті есептеу бағдарламасының интерактивті нұсқасын ұсынғаннан кейін, Бейкер зертханасы Rosetta платформасына негізделген онлайн ақуыз құрылымын болжау ойыны Foldit-ті жариялады. 2008 жылы Foldit-тің 59 000-нан астам тіркелген пайдаланушысы болды. Ойын пайдаланушыларға мақсатты ақуыздың тірек сүйегі мен аминқышқылдарының тізбегін энергиялық тұрғыдан тиімді конформацияға өзгерту үшін басқару құралдары жиынтығын (мысалы, шайқау, қозғалту, қайта құру) ұсынады. Пайдаланушылар шешімдермен жекелей солошылар ретінде немесе эволюторлар ретінде бірлесіп жұмыс істей алады, олар құрылымды болжауды жақсартқан сайын екі санатта да ұпай жинақтайды. Foldit арнайы "кәсіптік режимде" Rosetta-ға GUI интерфейсі ретінде жұмыс істей алады.
Роза ТТТҚолға
RoseTTAFold, AlphaFold-тан шабыттанған, аминқышқылдар арасындағы қашықтық пен бағдарды болжау үшін нейрондық желіні пайдаланады. Бұл болжамдар Rosetta бағдарламалық құралына құрылымды құруға бағыттайды. RoseTTAFold MIT лицензиясымен ашық кодты қолдануға болады.
Бейкер лабораториясы емес филиалдар
Қытайдағы Jianyi Yang зертханасы tr RosettaX2 (трансформацияланған Розетта) деп аталатын Розеттаның өзгертілген нұсқасын ұсынады. Ол, әдеттегі Розетта бүктеу алгоритмін бағыттау үшін RoseTTAFold-тан өзгеше, терең оқытуға негізделген контактілерді болжау әдісін пайдаланады. trRosetta RoseTTAFold-тан ертерек жасалған.
Қалқалы @ үй
Барлық ірі ерікті есептеу жобаларының арасында, ақуыз зерттеулерімен айналысатындардың ішінде, Folding@home BOINC платформасын пайдаланбайтын жалғыз жоба. Rosetta@home және Folding@home екеуі де Альцгеймер ауруы сияқты ақуыздың қате бүктелуінен туындайтын ауруларды зерттейді, бірақ Folding@home бұл салаға толыққанды ден қояды. Folding@home ақуыздардың қалай және неліктен бүктелетінін (немесе мүмкін қате бүктеліп, кейін ауруларды тудыратын түйіршіктерге айналатынын) түсіну үшін дерлік толығымен барлық атомдық молекулалық динамикалық модельдерді қолданады. Яғни, Folding@home-ның күшті жағы – ақуыздың бүктелу процесін модельдеу, ал Rosetta@home-ның күшті жағы – ақуыздың дизайнын есептеу, оның құрылымын болжау және байланысын анықтау. Rosetta@home-ның кейбір нәтижелері Folding@home жобаларының негізі ретінде қолданылады. Розетта молекуланың ең мүмкін құрылымын көрсетеді, бірақ молекула осы формада бола ма, әлде тірі қалуға қабілетті ме екені белгісіз. Folding@home осылайша Rosetta@home-ның нәтижелерін тексеруге және атомдық деңгейде қосымша ақпарат, сондай-ақ молекуланың пішіні қалай өзгеретіні туралы мәліметтер беруге мүмкіндік береді. Екі жобаның есептеу қуаты мен хосттардың түрлілігі жағынан да маңызды айырмашылықтары бар. Орташа есеппен 6,650 терафлопс орталық процессорлардан (CPU), графикалық процессорлардан (GPU) және (бұрынғы) PS3 консольдерінен Folding@home-ның есептеу қуаты Rosetta@home-дан шамамен 108 есе жоғары.
Дүниежүзілік қоғамдық желі
Дүниежүзілік қоғамдастық желісінің кіші жобасы – Адам протеомын бүктеу жобасының (HPF) I және II кезеңдері әртүрлі геномдардың құрылымдық және функционалдық сипаттамаларын жасау үшін Rosetta бағдарламасын пайдаланды. Қазір ол оны биологтарға арналған деректер базасын құру үшін қолданса да, Адам протеомын бүктеу жобасының бас ғалымы Ричард Боннеу докторлық диссертациясын қорғалған кезде Дэвид Бейкердің зертханасында Rosetta бағдарламасын әзірлеуге белсенді қатысты. HPF1, HPF2 және Rosetta@home арасындағы байланыс туралы толық ақпаратты Ричард Боннеудің веб-сайтынан табуға болады.
Predictor@home (Білім беру қызметі)
Rosetta@home сияқты, Predictor@home ақуыз құрылымын болжауға маманданған. Rosetta@home өзінің құрылымын болжау үшін Rosetta бағдарламасын пайдаланса, Predictor@home dTASSER әдістемесін қолданды. 2009 жылы Predictor@home тоқтатылды. BOINC платформасындағы басқа ақуызға қатысты ерікті есептеу жобаларына QMC@home, Docking@home, POEM@home, SIMAP және TANPAKU кіреді. RALPH@home, Rosetta@home-дың альфа жобасы, жаңа қосымша нұсқаларын, жұмыс бөлімдерін және жаңартуларды Rosetta@home-ға жібермес бұрын сынап көреді, ол да BOINC-те іске қосылған.
Еріктілік жарналар
Rosetta@home зерттеулері үшін жобаның жеке мүшелері ұсынған есептеу қуатына тәуелді. 2020 жылы 150 елден шамамен 53 000 пайдаланушы Rosetta@home-ның белсенді мүшелері болды, олар 54 800-ге жуық компьютерден процессордың бос уақытын біріктіріп, орташа өнімділігі 1,7 PetaFLOPS-тан асты. Пайдаланушыларға олардың үлесі үшін BOINC кредиттері беріледі. Әрбір жұмыс бірлігі үшін берілетін кредит – сол жұмыс бірлігі үшін жасалған модельдердің саны, осы жұмыс бірлігі үшін барлық компьютерлік хосттар ұсынған модельдер үшін орташа талап етілген кредит көбейтілген мәнге тең. Бұл арнайы жүйе стандартты BOINC клиенті мен жақсартылған BOINC клиентін пайдаланатын пайдаланушыларға берілетін кредиттер арасындағы, сондай-ақ Windows және Linux операциялық жүйелерінде Rosetta@home-ды іске қосатын пайдаланушылар арасындағы айырмашылықты реттеу үшін жасалған. Rosetta@home үшін CPU жұмысының әр секунды үшін берілетін кредиттердің көлемі көптеген басқа BOINC жобаларымен салыстырғанда төмен. Rosetta@home жалпы кредиттер саны бойынша 40-тан астам BOINC жобасының арасында он үшінші орында тұр. CASP эксперименті үшін белок құрылымдарын болжаған Rosetta@home пайдаланушыларының нәтижелері ғылыми жарияланымдарда жарияланады. Күннің пайдаланушысы күнделікті кездейсоқ түрде таңдалады және Rosetta@home профилі бар пайдаланушылардың арасынан іріктеледі.