EteRNA

EteRNA
에테르나
Eterna logo.png
개발자스탠퍼드 대학교
카네기 멜론 대학교
초기 릴리즈2010
이용가능기간:영어
유형목적이 있는 게임, 퍼즐
웹 사이트eternagame.org

Eterna는 Carnegie Mellon University와 Stanford University의 과학자들이 개발한 브라우저 기반의 "목적을 가진 게임"으로, 사용자가 RNA [1]분자의 접힘과 관련된 퍼즐을 풀도록 유도합니다.이 프로젝트는 Bill and Melinda Gates Foundation, Stanford University, National Institute of [2]Health의 지원을 받고 있습니다.이전 자금조달자에는 미국 [3]국립과학재단이 포함되어 있다.

Eterna를 개발한 같은 연구자가 만든 Foldit과 마찬가지로 퍼즐은 인간의 문제 해결 능력을 활용하여 현재 컴퓨터 모델에서 계산적으로 어려운 퍼즐을 해결합니다.연구원들은 RNA 접이식 역학에 대한 근본적인 질문에 답하기 위해 "크라우드소싱"[4]과 에테르나 플레이어들의 집단 지능을[1] 활용하기를 희망하고 있다.가장 많이 투표된 디자인은 컴퓨터 예측과 직접 비교하기 위해 RNA 분자의 접힘 패턴을 평가하기 위해 스탠포드 생화학 연구소에서 합성되어 궁극적으로 컴퓨터 [3][5]모델을 개선합니다.

궁극적으로, 에테르나 연구원들은 "완전하고 반복 가능한 규칙 집합"을 결정하여 예상된 [6]모양으로 일관되게 접히는 RNA의 합성을 허용하기를 희망합니다.Eterna 프로젝트 리더는 이러한 기본 원리를 결정하는 것이 RNA 기반 나노 기계와 [7]스위치의 설계를 용이하게 할 수 있기를 희망합니다.Eterna 크리에이터는 Eterna 플레이어, 특히 "정답이 보여야 한다고 생각하는 것에 의해 창조성이 제약받지 않는" [8]비연구자들의 솔루션에 기분 좋게 놀랐다.

2016년 현재 에테르나는 약 25만 명의 등록 [9]선수를 보유하고 있다.

게임 플레이

플레이어는 RNA 가닥이 접혀야 하는 특정 표적 형태를 갖게 됩니다.플레이어는 네 개의 RNA 뉴클레오티드 중 하나를 다양한 위치에 배치함으로써 순서를 바꿀 수 있습니다; 이것은 시스템의 자유 에너지를 변화시키고 RNA 가닥의 접힘 역학에 극적으로 영향을 미칠 수 있습니다.Eterna에서는 잠긴 베이스뿐만 아니라 특정 베이스의 수, 3개의 베이스 페어 타입의 수 등 다른 제한이 가해지는 경우가 있다.RNA와 결합하고 시스템의 자유 에너지에 결정적인 영향을 미치는 분자 또한 때때로 포함됩니다.보다 고도의 퍼즐에서는, 플레이어에게 동시에 2개 또는 3개의 다른 목표 모양이 제시될 수 있습니다.플레이어가 생성하는 단일 시퀀스는 다른 조건(결합 분자의 유무)에서 각각의 모양으로 접혀야 합니다.

에테르나 퍼즐은 크게 세 가지 유형으로 분류됩니다.과제, 플레이어 퍼즐 및 클라우드 랩.도전은 게임 제작자들이 게임 제작자들에게 에테르나의 작업을 소개하고 게임 제작자들이 시도할 수 있는 일련의 미리 설정된 퍼즐을 제공하기 위해 준비한 퍼즐이다.플레이어 퍼즐은 플레이어가 생성하고 Cloud Lab은 플레이어가 검토, 투표 또는 시도할 수 있도록 활성, 제안 및 아카이브된 실험실 프로젝트를 제공하는 곳입니다.

새로운 플레이어는 RNA 구조와 폴딩의 기본 개념을 소개하는 초기 퍼즐 진행 과정을 통해 안내됩니다.플레이어가 복잡성이 증가하는 퍼즐을 진행함에 따라 다양한 게임 인터페이스 요소가 설명됩니다.30개의 퍼즐을 완성하고 5개의 Eterna Essentials 배지를 모두 획득한 후, 플레이어는 Cloud Lab에 액세스하여 실험실 연구에 참여할 수 있습니다.플레이어가 충분한 수의 RNA 퍼즐을 완성하면 다른 플레이어가 퍼즐을 만들 수 있는 기회를 엽니다.

생물의학의 과제

2016년에 Eterna는 결핵을 위한 새로운 진단 장치를 개발하기 위한 이니셔티브인 OpenTB라는 첫 번째 생물의학 도전을 시작했습니다.이 프로젝트는 스탠퍼드대 연구진이 공공데이터를 이용해 발견한 유전자 발현 '서명(signature)'을 이용해 전 세계 클리닉에 쉽게 도입할 수 있는 오픈소스 종이 기반 진단키트를 만드는 것을 목표로 하고 있다.오픈 소스 키트의 개발은 MIT의 Little Devices Lab과의 협업입니다.플레이어들은 도전의 2라운드까지 유전자 신호를 감지하는 RNA를 성공적으로 설계했으며, 2018년 2월 현재 실제 환자 [10]샘플을 사용하여 테스트를 계속하고 있습니다.

OpenTB의 성공에 따라 Eterna는 2017년 8월 CRISPR 유전자 편집에 사용되는 단일 가이드 RNA(sgRNA) 설계를 도전하는 OpenCRISPR을 출시했다.이 프로젝트의 목표는 다른 작은 분자(테오필린 등)에 의해 조절될 수 있는 새로운 종류의 sgRNA를 만드는 것이다.2017년 11월 1라운드가 끝날 때, 플레이어들은 합성을 위해 9만 개 이상의 RNA 디자인을 제출했는데,[11] 이는 지금까지 제출된 것 중 가장 큰 규모이다.

사스-CoV-2의 유행에 대응하여, Eterna는 OpenVaccine의 협력에 참가하여 mRNA 분자를 저장 및 수송할 수 있는 방법을 개발하였습니다.참가자들은 뉴클레오티드 수준에서 작은 RNA 분자의 안정성을 조사하기 위해 6000개의 디자인을 제출했고, 그 결과를 체외 분해 및 체내 단백질 발현을 위해 테스트된 구조화된 나노루시페라아제 설계에 사용했다.OpenVaccine 연구는 현재 저장 [12][13]수명의 3배가 될 수 있는 백신을 포함하여 안정화된 mRNA 치료제를 설계하기 위한 새로운 방법과 원칙을 도출했다.

합성생물학

2019년 Eterna는 Northwestern University의 Jeeett Lab과 협력하여 리보솜 엔지니어링 프로젝트 OpenRibosome을 시작하여 iSAT 무세포 리보솜 구축 플랫폼에서 수정된 대장균 리보솜의 접힘을 강화하였습니다.참가자에 의해 설계된 20개의 16S 시퀀스와 20개의 23S 시퀀스의 단백질 생산은 4개의 피드백 기반 반복으로 평가되고 있습니다.리보솜은 독특한 [14]폴리머를 합성할 수 있는 분자 기계로 재설계되고 있다.

업적

  • 2011년 8월까지 약 26,000명의 참가자가 RNA 배열 설계에 기여했으며 306개 이상의 설계가 체외 [15]시험을 위해 합성되었다.
  • 2014년 1월, PNAS 저널에 Eterna의 결과가 게재되어 「Eterna participants」가 [16][17]공저자로 기재되어 있습니다.
  • Eterna 게이머는 슈퍼컴퓨터로 구동되는 알고리즘을 100개의 RNA 2차 구조 설계 과제를 모두 해결한 반면 사용된 6개의 알고리즘 중 최고 점수는 54점입니다.RNA의 화학적 염기서열을 조작함으로써 게이머들은 원하는 모양의 안정적인 형태를 만들어냈다.참가자들이 설계한 전략은 역 RNA 접기를 어렵게 만드는 특정한 구조적 특징을 식별했다.에테르나 연구원들은 그들의 전략을 알고리즘에 통합함으로써 자동화된 RNA 2차 구조 설계를 개선할 수 있을 것으로 기대하고 있다.도전의 결과는 2016년 [9][18]2월 분자생물학 저널에 발표되었습니다.이 논문은 비디오 게임을 통해 모집된 비전문가 시민 과학자들의 지배적인 글쓰기 기고와 공동 집필자 지위에 기초한 최초의 논문입니다.
  • Eterna 시민 과학자들은 7+ 아데노신의 문자열을 읽을 때 SHAPE와 DMS 화학 [19]탐사에서 불일치를 발견했고, 그 결과들을 생화학에 발표했다.시민 과학자들에 의해 독점적으로 작성된 논문은 동료 평가 저널에 게재된 최초의 논문이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b "RNA 게임을 통해 플레이어가 생물학적 상을 찾을 수 있습니다", John Markoff, New York Times, 2011년 1월 10일
  2. ^ "Eterna - Invent Medicine". eternagame.org. Retrieved 2018-02-07.
  3. ^ a b "Rebooting science outreach" 2018-07-18 Wayback Machine, Alan Chen, 미국 생화학 및 분자생물학회, 2011년 6월
  4. ^ "RNA 리서치 Eterna가 성공을 거두다", Erin Allday, San Francisco Chronicle, 2011년 1월 17일
  5. ^ "게임과 엔지니어의 실제 RNA", John Roach, MSNBC, 2011년 1월 11일
  6. ^ "Treuille On Eterna - 인간에 의해 플레이되고 자연에 의해 점수가 매겨진 게임"은 웨이백 머신에서 2012-10-04년에 아카이브되었습니다.Adrien Treuille, Byron Spice, Carnegie Mellon University, Peatur & Staff News 인터뷰, 2011년 1월 22일
  7. ^ Eterna에 대해서
  8. ^ NIH, 생물의학 연구상 받을까?2011-07-26 Wayback Machine, Michael Price, Science Insider, Science 2011년 7월 19일 아카이브
  9. ^ a b Taylor, Nick (18 February 2016). "Gamers crush algorithms in RNA structure design challenge". fiercebiotechit.com. Retrieved 23 February 2016.
  10. ^ "OpenTB Lab Challenge".
  11. ^ "OpenCRISPR Lab Challenge".
  12. ^ "Online Gamers Could Help Vaccinate Billions". BloombergQuint. Retrieved 13 November 2020.
  13. ^ Wayment-Steele, Hannah K; Kim, Do Soon; Choe, Christian A; Nicol, John J; Wellington-Oguri, Roger; Watkins, Andrew M; Parra Sperberg, R Andres; Huang, Po-Ssu; Participants, Eterna; Das, Rhiju (2021-09-14). "Theoretical basis for stabilizing messenger RNA through secondary structure design". Nucleic Acids Research. 49 (18): 10604–10617. doi:10.1093/nar/gkab764. ISSN 0305-1048. PMC 8499941. PMID 34520542.
  14. ^ "OpenRibosome Lab Challenge".{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  15. ^ The Chronicle of Higher Education, 2011년 8월 12일, The Chronicle of Higher Education, Wired Campus 블로그, "The Public, Playing a Playing a Playing a Molential Building Game, Expecientists, Rachel Wiseman
  16. ^ Eterna Team. "Eterna results published in PNAS". Retrieved 19 July 2014.
  17. ^ Lee, Jeehyung; Kladwang, Wipapat; Lee, Minjae; Cantu, Daniel; Azizyan, Martin; Kim, Hanjoo; Limpaecher, Alex; Yoon, Sungroh; Treuille, Adrien; Das, Rhiju; Eterna participants (Jan 17, 2014). "RNA design rules from a massive open laboratory". PNAS. 111 (6): 2122–2127. Bibcode:2014PNAS..111.2122L. doi:10.1073/pnas.1313039111. PMC 3926058. PMID 24469816.
  18. ^ Anderson-Lee, J.; Fisker, E.; et al. (17 February 2016). "Principles for Predicting RNA Secondary Structure Design Difficulty". Journal of Molecular Biology. Elsevier. 428 (5): 748–757. doi:10.1016/j.jmb.2015.11.013. PMC 4833017. PMID 26902426.
  19. ^ Wellington-Oguri, Roger; Fisker, Eli; Zada, Mathew; Wiley, Michelle; Townley, Jill; Players, Eterna (2020-06-09). "Evidence of an Unusual Poly(A) RNA Signature Detected by High-Throughput Chemical Mapping". Biochemistry. 59 (22): 2041–2046. doi:10.1021/acs.biochem.0c00215. ISSN 0006-2960. PMID 32412236. S2CID 218649394.

외부 링크