World Community Grid/Human Proteome Folding Project – Planet 3DNow! Distributed Computing Wiki

Steckbrief
Kategorie:	Biologie & Medizin
Betreiber:	IBM und New York University, Bonneau Laboratory
Nationalität:	USA
Start:	Juni 2006
Status:	Stabil
Checkpoints:	Ja
Webseite:	www.worldcommunitygrid.org
Anmelde-URL:	http://www.worldcommunitygrid.org/
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Das Human Proteome Folding Project Phase 2 (HPF2) wird von der New York University betrieben und nutzt die Plattform des World Community Grid. (Das Human Proteome Folding Project (Phase 1) wurde ursprünglich am Institute for Systems Biology betrieben.) HPF2 setzt dort an, wo Phase 1 aufgehört hat. Die beiden Hauptziele des Projektes sind das Erhalten feiner aufgelöster Strukturen für spezifische menschliche Proteine und Proteine von Krankheitserregern und dem Ausloten der Grenzen der Proteinstrukur-Vorhersage mit einhergehender Weiterentwicklung der Rosetta-Software (beachte auch das eigenständige Projekt Rosetta@home).

Projektbeschreibung

Das Ziel der ersten Phase war das Verständnis der Proteinfunktionen. In der zweiten Phase soll eine höhere Auflösung für eine Untermenge der menschlichen Proteine erreicht werden. Eine bessere Auflösung ist für eine Reihe von Anwendungen wichtig. Die zweite Phase dient auch der Verbesserung der Rosetta-Software, indem eine Handvoll sehr gut erforschter Proteine (z.B. der von Hefe) in die Berechnungen eingeschleust werden. Dies soll das physikalische Verständnis der Proteinstruktur verbessern und den Stand von Wissenschaft und Technik in der Strukturvorhersage voranbringen. Die Ergebnisse kommen vor allem der Community von Rosetta zugute, damit die Software weiter optimiert werden kann. HPF2 konzentriert sich besonders auf menschliche Proteine, wie sie im Blut und zwischen den menschlichen Zellen vorkommen. Diese Proteine spielen eine wichige Rollen in der Diagnose und in der Kommunikation der Zellen untereinander. Manchmal können sie auch als Medikamente eingesetzt werden, wenn es gelingt sie zu synthetisieren. Beispiele dafür wären das Insulin und das menschliche Wachstums-Hormon. Weiterhin sollen die Ergebnisse das Verständnis bisher unbekannter Proteinfunktionen ermöglichen. Ein Fokus von HPF2 wir auch auf dem Plasmodium liegen, dem Erreger der Malaria. Eine höher aufgelöste Struktur des Plasmodiums soll den Forschern dabei helfen die komplizierte Interaktion zwischen menschlichen Wirten und Malariaparasiten zu verstehen.

Erfolge des Projekts

Eine Seite der Universität von New York listet alle Veröffentlichungen auf, die in Zusammenhang mit den Ergebnissen des Human Proteome Folding Project stehen.

Regelmäßig aktualisierte Statusberichte stehen auf homepages.nyu.edu/~rb133/wcg/rbonneau_posts.html bereit. Eine weitere Sammlung veröffentlichter Artikel des Projektes "Human Proteome Folding" findet sich auf einer Infoseite des Institute for System Biology.

Die bisher vom Projekt veröffentlichten fünf Papers sind:

Iliana Avila-Campillo, Kevin Drew, John Lin, David J. Reiss and Richard Bonneau. BioNetBuilder: automatic integration of biological networks. Bioinformatics 2007 23(3):392-393; doi:10.1093/bioinformatics/btl604
Erica Andersen-Nissen, Kelly D. Smith, Richard Bonneau, Roland K. Strong, and Alan Aderem. A conserved surface on Toll-like receptor 5 recognizes bacterial flagellin. Published February 5, 2007 // JEM vol. 204 no. 2393-403. The Rockefeller University Press, doi: 10.1084/jem.20061400.
Lars Malmström, Michael Riffle, Charlie E. M. Strauss, Dylan Chivian, Trisha N. Davis, Richard Bonneau, David Baker. Superfamily Assignments for the Yeast Proteome through Integration of Structure Prediction with the Gene Ontology. 2007 PLoS Biol 5(4): e76. doi:10.1371/journal.pbio.0050076 (Human Proteome Folding)
Bonneau, Richard; Facciotti, Marc T.; Reiss, David J.; Schmid, Amy K.; Pan, Min; Kaur, Amardeep; Thorsson, Vesteinn; Shannon, Paul; Johnson, Michael H.; Bare, J. Christopher; Longabaugh, William; Vuthoori, Madhavi; Whitehead, Kenia; Madar, Aviv; Suzuki, Lena; Mori, Tetsuya; Chang, Dong-Eun; DiRuggiero, Jocelyne; Johnson, Carl H.; Hood, Leroy; Baliga, Nitin S. A Predictive Model for Transcriptional Control of Physiology in a Free Living Cell. doi:10.1016/j.cell.2007.10.053 (volume 131 issue 7 pp.1354 - 1365)
Mike Boxem, Zoltan Maliga, Niels Klitgord, Na Li, Irma Lemmens, Miyeko Mana, Lorenzo de Lichtervelde, Joram D. Mul, Diederik van de Peut, Maxime Devos, Nicolas Simonis, Muhammed A. Yildirim, Murat Cokol, Huey-Ling Kao, Anne-Sophie de Smet, Haidong Wang, Anne-Lore Schlaitz, Tong Hao, Stuart Milstein, Changyu Fan, Mike Tipsword, Kevin Drew, Matilde Galli, Kahn Rhrissorrakrai, David Drechsel, Daphne Koller, Frederick P. Roth, Lilia M. Iakoucheva, A. Keith Dunker, Richard Bonneau, Kristin C. Gunsalus, David E. Hill, Fabio Piano, Jan Tavernier, Sander van den Heuvel, Anthony A. Hyman, Marc Vidal, A Protein Domain-Based Interactome Network for C. elegans Early Embryogenesis, Cell, Volume 134, Issue 3, 8 August 2008, Pages 534-545, ISSN 0092-8674, DOI: 10.1016/j.cell.2008.07.009.

Planet 3DNow!

Planet 3DNow! nimmt seit dem 11.06.2005 am World Community Grid und seit Juni 2006 am Human Proteome Folding Project Phase 2 mit einem eigenen Team teil.

Teilnahme

Das Projekt läuft unter dem Dach des World Community Grid. WCG wird über die BOINC-Plattform betrieben, die URL zur Anmeldung lautet http://www.worldcommunitygrid.org. Bei der Account-Erstellung ist zu beachten, dass WCG keine Sonderzeichen und Umlaute im Passwort akzeptiert. Im Gegensatz zu den meisten (allen anderen?) Projekten wird der Benutzer nicht über die E-Mail-Adresse identizifiert, sondern über den Benutzernamen. Da unter dem Metaprojekt World Community Grid verschiedene Projekte vereint sind, kann jeder Teilnehmer für sich entscheiden, welche Projekte er unterstützen möchte. Um für Human Proteome Folding Project Phase 2 zu rechnen, muss im Profil unter "My Projects" der entsprechende Haken gesetzt werden.

Besonderheiten

Alle Projekte unter dem Dach von World Community Grid unterstützen Checkpoints, bei HPF2 werden während der Berechnung ca. 36 Checkpoints gesetzt.
Die Deadline, innerhalb der die Berechnungen abgeschlossen und vollständig zurückgemeldet werden muss, beträgt zehn Tage.
Die Laufzeiten der WUs betragen ca. sieben Stunden.
Die Speicherbelastung der WUs liegt zwischen 50 und 100 MByte.
Das Quorum beträgt min. 15, allerdings wird jede Work-Unit 19x ausgeliefert. Bedingt durch die Art der Umsetzung dieses Projekts wird bei jeder einzelnen Berechnung ein anderes Ergebnis produziert.
Creditvergabe: Die Creditvergabe von HPF2 ist vermutlich analog zu der von Nutritious Rice for the World. Jede WU wird auf jedem Rechner sieben Stunden lang berechnet, ein schneller Rechner kann in dieser Zeit vielleicht 1000 Strukturvorhersagen treffen und 450 Credits claimen, während ein langsamer Rechner auf 160 Vorhersagen kommt und 80 Credits claimed. WCG ermittelt den durchschnittlichen Claimed Credit pro Strukturvorhersage (in unserem Beispiel also 0,475) und multipliziert ihn mit den getroffenen Vorhersagen. So bekommt der schnelle 475, der langsame Rechner 76 Granted Credits.