Стать дизайнером молекулярных бус
Ищем РНК-вакцину от коронавируса и складываем слоников из азотистых оснований в игре EteRNA.
Всем привет, я Маша Осетрова, и я работаю в проекте «Люди науки». А ещё я просто обожаю любые головоломки: шарады, ребусы, кубик Рубика, всякие хитрозакрученные железки… словом, всё, над чем можно поскрипеть мозгами (лишь бы не работать, ага). Среди научных волонтёров таких оказалось немало, и учёные этим успешно пользуются, упаковывая реальные научные задачи в форму пазлов-головоломок. Как, например, в игре EteRNA, где задача гражданских учёных — собрать молекулу РНК, которая в будущем может стать лекарством или частью системы редактирования генома.
РНК — это рибонуклеиновая кислота, «младшая сестра» ДНК, одна из основных макромолекул живых организмов (а для кого-то и основная — например, для РНК-вирусов). В отличие от ДНК, РНК состоит из одной цепи нуклеотидов, поэтому вместо двуцепочечной спирали складывается в причудливые формы, которые не так-то просто угадать.
Проект EteRNA (игра слов от англ. eternal — «вечный» и RNA — «РНК») использует страсть научных волонтёров к пазлам уже давно: 11 января этого года игра отметила свой десятилетний юбилей. Её разработали учёные из Университета Карнеги — Меллон и Стэнфордского университета, чтобы вместе с волонтёрами решать головоломки по фолдингу — «складыванию» молекул РНК. Коллективный разум научных волонтёров помогает ответить на фундаментальные вопросы о структуре РНК, а самые удачные решения учёные синтезируют в лаборатории и проверяют, насколько хорошо их реальные биохимические свойства совпадают с предсказанными. Так что у любого достаточно продвинутого игрока есть шанс поиграть в бога и стать автором новой молекулы.
Илл.: eternagame.org
Молекулярное оригами
Итак, захожу в игру. Я сейчас с компьютера, поэтому мне предлагают браузерную версию, но есть и приложение для смартфона. Регистрироваться не обязательно, можно для начала просто попробовать свои силы. Однако без входа не сохранится прогресс, так что я всё-таки создаю себе аккаунт. Сразу получаю первую «ачивку» — это же игра, поэтому сленгу самое место — за регистрацию. Ага, значит, будет ещё за что побороться. Меня сразу предупреждают, что получить доступ в «Лабораторию» — то есть к настоящим научным задачам — можно только пройдя «курс молодого бойца» — серию из нескольких тренировочных заданий. Что ж, приступим.
Открываю первое задание: на экране появляется последовательность разноцветных кружочков, похожая на нитку разноцветных бус — так в игре обозначена молекула РНК. На фоне вверх поднимаются пузырьки воздуха — видимо, мы под водой. Может быть, это намёк на теорию РНК-мира, согласно которой именно молекулы РНК были первыми органическими хранителями и распространителями информации на Земле?
Илл.: eternagame.org
Мне сразу напоминают основные термины: каждый кружочек — это основание (азотистое основание, если быть точным); два основания, между которыми образовалась связь (водородная), — это пара оснований. Основания в составе РНК бывают четырёх типов, биологи обычно обозначают их первой буквой названия: А — аденин (adenine), U — урацил (uracil), G — гуанин (guanine), С — цитозин (cytosine). В игре помимо буквенных обозначений каждое основание имеет свой цвет: аденин желтый, урацил красный, гуанин красный, цитозин зеленый. Не любые два основания образуют пары: со временем привыкаешь, что красные и зеленые сцепляются между собой лучше всего, жёлтые и синие — чуть похуже, но тоже ничего, а красные с синими образуют пары уж только от безысходности.
Как это работает
В последовательность можно вносить мутации — то есть менять одно основание на другое. Пробую изменить свою последовательность. Сначала ничего особенного не происходит, только некоторые бусины слипаются между собой. Вдруг после очередной замены структура начинает дрожать и светит разноцветными лучами во все стороны, на фоне поднимается шквал пузырьков, а в наушниках звучат подводные фанфары — ура, я правильно собрала эту молекулу! В окошке справа появляются мои очки за этот уровень и продвижение в рейтинге — ой-ой, похоже, рейтинг сквозной, и передо мной ещё сотня тысяч игроков. Сверху написана очередная мудрость, которая поможет в дальнейшем прохождении игры — сейчас мне напомнили, что в некоторых случаях задача имеет единственное решение, и выбирать последовательность по вкусу не приходится.
Илл.: eternagame.org
Задачи со временем усложняются: сначала можно менять любые основания, чтобы просто получить нужное количество связей, потом нужно набрать связи определенного типа, затем некоторые основания «блокируются» и изменять их уже нельзя… и так далее, и так далее. Через несколько уровней меня просят получить структуру заданной формы. Чтобы было проще, можно сразу переключиться в «target mode» — режим, в котором правильная структура уже как бы собралась и осталось только «подогнать» правильные основания, чтобы удержать её. Обычно я так и решаю задания, но есть нюанс: иногда можно случайно получить такую последовательность, которая куда охотнее будет «залипать» на совсем другой участок. И в «target mode» этого так просто не увидеть — тогда стоит переключиться «natural mode» и посмотреть, как твоя тщательно собранная последовательность уползает совсем не туда, куда ты её готовил. Мой прогресс (или регресс) я также вижу на упрощенной схеме в левом верхнем углу: белым показаны участки, которые уже правильно собраны, а красным — то, над чем ещё стоит поработать.
Мне нравится, что на начальных этапах игра проводит тебя по всем основным функциям, обращает внимание на сложности, а иногда и прямо указывает, куда нажать, чтобы всё было хорошо. В правом верхнем углу есть кнопка помощи: если на неё нажать, всплывает окно со справочником, который напоминает основные понятия. Справа чат игроков: я вижу, как несколько лидеров рейтинга сражаются между собой, попутно обсуждая, с чем бы съесть сэндвич и при этом не потерять преимущество в игре. Во второй вкладке чат для помощи: там жаркая дискуссия между новичками, требующими от опытных игроков «ответов немедленно», и гуру EteRNA, объясняющими дзен игры, которая «требует большого количества попыток». Отдельный чат посвящен заданиям, которые игроки выполняют в «Лаборатории». Мне пока до них расти и расти, но я точно ещё вернусь в игру.
Итоги
Игра затягивает с первых простых пазлов — мне потребовалось некоторое усилие воли, чтобы оторваться от очередного уровня и вернуться к написанию репортажа. Подкупает и то, что в EteRNA для волонтеров не придумывают каких-то искусственных заданий, цель и материал вполне реальны — придумать лучшую последовательность РНК заданной формы. Не говоря уже о том, что твоя удачная последовательность может материализоваться в лаборатории.
Помимо простого прохождения игры есть пространство для творчества и развития: продвинутых игроков приглашают создавать пазлы (наподобие этого очаровательного слоника), придумывать скрипты-бустеры, чтобы ускорить прохождение игры, и даже зовут помогать разработчикам. Амбассадоры EteRNA становятся соавторами научных публикаций: за время существования проекта по результатам EteRNA вышло более 20 статей, посвящённых фундаментальным вопросам дизайна РНК.
Илл.: eternagame.org
Конечно, у проекта есть и более прикладные задачи: например, сейчас пользователи EteRNA решают головоломки в надежде обратить коронавирус против самого себя. Если вы уже носите маску и по возможности сидите дома, но чувствуете, что этого мало — почему бы не присоединиться к поиску РНК-вакцины от COVID-19 вместе с сотней тысяч научных волонтёров EteRNA?
