Proteinas Artificiais, Projetos Rosetta e Foldit para montar proteinas

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The New York Times

Scientists Are Designing Artisanal Proteins for Your Body

https://www.nytimes.com/2017/12/26/science/protein-design-david-baker.html

In Dr. Baker’s office are models of complex proteins. The human body makes roughly 20,000, each suited to a different task. Evan McGlinn for The New York Times

 

Folding ( tricotando) fios de proteinas:

Matrix/DNA: “Proteinas sao as ferramentas materiais organizadas biologicamente que executam a funcao do circuito sistemico total do sistema universal natural. No seu estado de sistemas astronomicos, este circuito era apenas um fluxo espiralado, um fio por onde passam toda enrgia/informacao do sistema. Com a diversidade propiciada pelo ambiente terrestre o unico fio e’ multiplicado e pode ser tricotado, emaranhado de diferentes maneiras, como a artesa tricota o fio do novelo e cria diferentes “pontos” ou desenhos. E assim como a artesa produz o tecido que sera modelado num tipo de roupa,  a natureza terrestre tricotou o fio que veio do ceu em diferentes tipos de tecidos que constituem os organismos.”

 

” Our bodies make roughly 20,000 different kinds of proteins, from the collagen in our skin to the hemoglobin in our blood. Some take the shape of molecular sheets. Others are sculpted into fibers, boxes, tunnels, even scissors.”

Matrix/DNA: Tesouras? Formas de caixas? Mas na formula o lugar correspondente a proteinas sao setas, representando apenas o avanco do corp[o no tempo, entao todas as proteinas deveriam ter uma so forma… Nao. Acontece que as proteinas nao representam apenas os espacos das setas e sim os espacos dentro das partes. Assim como cada nova parte muda a funcao das informacoes no circuito, tem que mudar a forma para executar estas funcoes. Podemos ver que todas estas formas citadas acima sao visiveis no circuito. Por exemplo, a forma de tesoura se refere a quando o circuito se bifurca.

A protein’s particular shape enables it to do a particular job, whether ferrying oxygen through the body or helping to digest food.

Matrix/DNA: O que eu disse acima: a funcao especifica da proteina modela sua forma. Apenas o autor nao sabe da formula e colocou as palavras na sequencia oposta.

Selecting from twenty or so different types, the cell builds a chain of amino acids. That chain may stretch dozens, hundreds or even thousands of units long. Once the cell finishes, the chain folds on itself, typically in just a few hundredths of a second. Proteins fold because each amino acid has an electric charge. Parts of the protein chain are attracted to one another while other parts are repelled. Some bonds between the amino acids will yield easily under these forces; rigid bonds will resist.

Matrix/DNA: ” Como sempre, a ciencia comeca abordando um fenomeno e descreve como ele atua, nao o porque ele atua como atua. Cargas eletricas dos aminoacidos os fazem ser atraidos a alguns outros e repelir outros. Isto significa que os 20 aminoaacidos possuem 20 diferentes tipos de carga eletrica? O que determina qual sera o tipo de uma carga eletrica?

A formula da Matrix/DNA explica isso claramente. Se alinharmos todos os 20 aminacidos obedecendo a sequencia do ciclo vital, cada aminoacido vai ter um Vizinho apenas a esquerda e outro a direita. Assim como a forma humana de adolescente tem como vizinha a esquerda a forma de crianca, e a direita, a forma de adulto. Se remontar-mos o ciclo vital da pessoa, automaticamente a forma adolescente apenas vai atrair a forma crianca e a sua esquerda. Isto significa inclusive que cada aminoacido tem carga eletrica bipolar, ou seja, uma girando no sentido horario e a outra no anti. E isto e’ mais uma previsao da Matrix, que se for comprovada, dara mais credito `a teoria.

Mas ainda temos um problema aqui. Serao mesmo “cargas eletricas”? Estamos tratando de energia, como em eletricidade, racionadas a eletrons? A Matrix esta sugerindo que a nivel de inst4rucoes dos genes e DNA atuam biofotons, os quais vieram da evolucao cosmologica, e que formam redes, networks. A cienci ainda nao tem instrumentos capazes de detector estas networks muito sutis, na forma de sinapses. Outra previsao da Matrix. Agora,… aminoacidos ja sao estruturas mais materializadas, mais pesadas, e pode ser  que neste nivel a luz inicial tenha se projetado na forma de energia. Tambem pode ser que dentro dos eletricos estejam os fotons, dirigindo-os.

The combination of all these atomic forces makes each protein a staggering molecular puzzle. When Dr. Baker attended graduate school at the University of California, Berkeley, no one knew how to look at a chain of amino acids and predict the shape into which it would fold. Protein scientists referred to the enigma simply as “the folding problem.”

Matrix/DNA: Com razao, sem o conhecimento da nossa formula nao se entende o que esta acontecendo.

New proteins do not just pop into existence; they all evolve from ancestral proteins. Whenever scientists figured out the shape of a particular protein, they were able to make informed guesses about the shapes of related ones.

Matrix/DNA: Como surgem novas proteinas? Por evolucao? A  formula veio para a Terra no seu estado mais perfeito possivel. Isto significa que as proteinas iniciais deveriam ser as mais evoluidas. Porem na Terra houve uma drastica muitacao, porque o ambiente na superficie da Terra e’ muito diferente do ambiente sideral onde o ancestral celeste foi formado. Agora, com a introducao da agua, do estado liquido, e da quimica organica, os movimentos internos do sistema nao seriam mais apenas mecanicos, e sim, tambem biologicos. O fluxo de informacoes no circuito ancestral teve que fazer as proteinas acompanharem esta mutacao. Porem os sistemas biologicos nao poderiam inventor do nada novas informacoes que nao existissem, ao menos em estado apenas potencial, no ancestral. Entao as novas proteinas que vao surgindo se devem a fuzzy logics, quando o fio do circuito e’ esticado mais fazendo a necessecidade de produzir mais trechos intermediarios, ou seja, novas proteinas com velhas informacoes.

Novas proteinas com velhas informacoes. E isto vai diretamente implicar com o objetivo dos cientistas, que querem criar novas proteinas nao existentes na natureza. Qual sera o resultado disso? Primeiro, acho que estas proteinas artificiais nao podem ser ingeridas pelos organismos, pois isto desorganizaria seus sistemas naturais. Mas, vou pensar nas consequencias depois.

Scientists also relied on the fact that many proteins are made of similar parts. One common feature is a spiral stretch of amino acids called an alpha helix. Researchers learned how to recognize the series of amino acids that fold into these spirals.

Matrix/DNA: Deve ser uma das mais importantes proteinas, porque a forma espiral no sistema ocorre em duas ocasioes ao menos: 1) A funcao 1; 2) A forma do sistema ancestral total. Dois detalhes muito importantes na formula.

In the late 1990s, the team at the University of Washington turned to software for individual studies of complex proteins. The lab decided to create a common language for all this code, so that researchers could access the collective knowledge about proteins. In 1998, they launched a platform called Rosetta, which scientists use to build virtual chains of amino acids and then compute the most likely form they will fold into.

Matrix/DNA: Software? O software natural que elucida os estudos de proteinas ja existe, e’ a formula em forma de diagrama. A dinamica sequencial de tal software tem que ser a mesma do ciclo vital. Nao sabem disso entao criaram um outro software chamado Rosetta. Preciso ve-lo. Pesquisa: Rosetta@home is a distributed computing project for protein structure prediction on the Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) platform, run by the Baker laboratory at the University of Washington.

In 2005, Dr. Baker launched a program called Rosetta@home, which recruited volunteers to donate processing time on their home computers and, eventually, Android phones. Over the past 12 years, 1,266,542 people have joined the Rosetta@home community.

Matrix/DNA: Tenho salvado neste computador o jogo/software para esta colaboracao de montage de proteinas. Chama-se FOLDIT e obtido atraves do site Rosetta

“There are subtleties going on in naturally occurring proteins that we still don’t understand,” Dr. Baker said. “But we’ve mostly solved the folding problem.”

Matrix/DNA: E sem o conhecimento das causas nas origens das proteinas, sem o conhecimento da formula para sistemas, nunca vao elucidar por complete o fenomeno. O principal ponto a elucidar agora e…

Vamos imaginar um circuito esferico de um sistema qualquer. Agora vamos quebrar este circuito em 20.000 pedacos. e vamos espalha-los aleatoriamente. Em seguida vamos tentar reconstruir o circuito conectando os pedacos. Dentre os 20.000 pedacos como vamos saber qual vai em qual posicao do circuito? Parece quase impossivel, a nao ser com massivo poder de computacao. O nosso problema e’ ainda maior porque a Ciencia nao esta procurando reconstruir circuitos, mas sim conhecer cada proteina, qual sua funcao, forma, qual o gene que a produz, como e’ sua constituicao, etc.Se houver uma maneira de identificar as 20.000 e isolar cada uma, depois conecta-los num so circuito functional, saberiamos qual a funcao de cada proteina, no circuito. Esta funcao sera a mesma que ela executa no sistema-organismo. Bem,… daqui para a frente eu so posso desenvolver isso se converser com um tecnico em seu laboratorio.

These advances gave Dr. Baker’s team the confidence to take on an even bigger challenge: They began to design proteins from scratch for particular jobs. The researchers would start with a task they wanted a protein to do, and then figure out the string of amino acids that would fold the right way to get the job done.

Matrix/DNA: Ooops… Estava esquecendo algo. Separando um circuito sistemico em 20.000 pedacos obtemos as proteinas. Porem,… e os aminoacidos? O que sao aminoacidos, em relacao `a formula? GRANDE! NUNCA ME FIZ ESTA PERGUNTA!

Aminoacidos sao a segunda manifestacao da materia da vida, sendo a primeira, o atomo de carbono, porque ele e’ a copia atomica mais fiel da formula. O carbono tera o poder de atrair e ser atraido para os fotons-genes que estejam nos eletrons de outros atomos leves. Assim o carbono se fixa no centro e em volta vao agregando outros atomos. Em cada uma das seis pontas do carbono devera se afixar um diferente atomo contendo um dos seis fotons-funcoes do circuito. Assim, a formula central, comeca a e projetar como uma nova onda, uma nova e maior formula, que lhe e’ agregada. Enquanto nao se completa a segunda camada da formula, vao sendo feitos pedacos, com um ou ate cinco fotons. Estes serao os aminoacidos.

Entao, para entender o sentido da existencia dos aminoacidos devemos pensar no seguinte quadro:

O circuito total e’ fatiado em 20.000 pedacos, que biologicamente sao as proteinas. As proteinas sao compostas de aminoacidos, algumas com 10, outras com 1000 aminoacidos. Entao aminoacidos sao trechos do circuito fragmentados em porcoes ainda menores.

” Essentially, he said, “we’re designing molecules that can do simple logic calculations.” Indeed, he hopes eventually to make molecular machines. Our cells generate fuel with one such engine, a gigantic protein called ATP synthase, which acts like a kind of molecular waterwheel. As positively charged protons ‎pour ‎through a ring of amino acids, it spins a hundred times a second. ATP synthase harnesses that energy to build a fuel molecule called ATP.

Matrix/DNA: Ele se refere ao motor molecular que reacionei sua origem ao motor astronomico. Ele chama o motor de ” waterwheel”, ou roda d’agua. Explica que o motor funciona quando protons carregados com carga positiva passam atraves do motor que e’ feito de uma cadeia de aminoacidos e produzem uma rotacao veloz de centenas vezes por segundo. Isto gera a energia que e’ inserida numa molecula, a ATP.

 

 

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