Hovedpoenget med spillet EteRNA er å endre og designe RNA-molekyler slik at de får spesielle former og egenskaper. (Skjermdump fra eternagame.org)
Hovedpoenget med spillet EteRNA er å endre og designe RNA-molekyler slik at de får spesielle former og egenskaper. (Skjermdump fra eternagame.org)

Løser ekte biologi-gåter med dataspill

Dataspillere har gitt ut forskningsartikkel.

Publisert

Dataspillet Eterna kom ut i 2011, og det ligger fritt tilgjengelig på nettet. Du spiller det rett i internettbrowseren din.

Hovedpoenget er å endre og designe RNA-molekyler slik at de får spesielle former og egenskaper. RNA har blitt kalt DNAs fetter, og de to molekylene er ganske like på flere forskjellige måter.

Tankenøtter

Spillet høres kanskje fryktelig komplisert ut, men er lagt opp som et typisk tankenøttspill, og du må hverken kunne eller forstå noe som helst om RNA for å spille. Det er ganske morsomt, basert på journalistens rundt 20 minutters spilletid.

Men spillet er egentlig et helt spesielt verktøy for en forskningsgruppe som jobber ved medisinfakultetet ved Stanford-universitetet i USA.

Spillet gjør at mange titusenvis av spillere kan leke med forskjellige RNA-former, og den samlede intelligensen til spillerne er bedre til å løse noen av disse gåtene enn universitetets egne superdatamaskiner.

Spillet har også en annen dimensjon, nemlig at forskergruppen på Stanford kan prøve å lage RNA-molekylene spillere har designet. I 2014 hadde forskerne testet ut rundt 13 000 RNA-molekyler som kom fra spillerne, ifølge denne studien.

Men hvorfor lage et sånt spill? Og hvorfor trenger forskerne hjelp til å lage nye RNA-molekyler?

RNAs hemmeligheter

RNA (ribonukleinsyre) er laget av de samme byggeklossene som DNA. Forskjellen er at RNA består av én lenke, i motsetning til den klassiske DNA-dobbeltspiralen.

Men RNA har en veldig viktig jobb i cellene våre.

DNA inneholder massevis av oppskrifter på proteiner som gjør svært mange forskjellige ting i kroppen. Noen reparerer sår, mens andre hjelper til med å konvertere mat til energi.  De er rett og slett helt kritiske for at vi er i live.

Mange forskjellige proteiner lages i kroppen, og instruksjonene må hentes fra genene for å kunne brukes av proteinfabrikker i cellene våre.

Her kommer RNA inn. RNA er blant annet et bindeledd mellom genene og hvordan genene skal leses og brukes av kroppen.  

Men det finnes flere typer RNA, og molekylet har også andre typer oppgaver. Blant annet kan noen RNA skru av og på gengrupper, slik at disse genene ikke brukes lengre.

PBS har laget en god og visuell forklaring på hva RNA er for noe i videoen under. Her er de også innom de mulighetene som ligger i RNA. Hvis vi for eksempel kan bruke RNA til å skru av gengrupper som henger sammen med visse krefttyper, kan det gi store muligheter til å lage skreddersydd behandling.

Men dette er lettere sagt enn gjort.

Selvbrettende

RNA kan ha mange forskjellige egenskaper, og disse henger tett sammen med hvordan RNA-tråden bretter seg. Formen på RNA-krøllen bestemmer hvor og hvordan molekylet virker sammen med andre cellemekanismer.

De forskjellige basene i rekken danner bånd med hverandre, og RNA-tråden krøller seg sammen etter at den er dannet. Dette vises også i videoen som ligger over.

Men det er så mange mulige basepar at RNA kan ha ekstremt kompliserte former.

Det er her Eterna kommer inn. Dataspillet gjør at tusenvis av spillere kan leke og teste ut forskjellige former og bindinger i RNA-molekyler. Spillerne kan planlegge RNA-tråder slik at de bretter seg på den måten spilleren vil.

Deretter kan forskerne teste disse nye RNA-molekylene i det virkelige liv for å se om de oppfører seg på samme måte som de gjorde i spillet, og om de danner stabile bindinger.

Hva er de vanskeligste RNA-molekylene?

Nå har noen spillere tatt initiativet til å lage en rangering av RNA-molekyler, hvor målet er å lage en slags liste over relativt lette til nesten umulige RNA-former.

Hvis en biomedisinsk forsker prøver å lage et RNA-molekyl med noen spesielle egenskaper, kan det være at akkurat det molekylet er så vanskelig å forme at det nesten ikke er mulig.

Men det har ikke vært noe system som kan forutsi vanskelighetsgraden før, ifølge studien, som er publisert i Journal of Molecular Biology.

Spillerne har prøvd å samle sammen visse RNA-former som er spesielt vanskelige å lage.

De tok kontakt med Stanford-forskerne bak Eterna-spillet for å få testet 100 forskjellige RNA-molekyler i datasimuleringer. Disse datasimuleringene brukes for å forutsi hvordan RNA-tråder kommer til å brette seg.

Spillerne kom også med hypoteser om hvilke former som ville være vanskeligst, og det viste seg at datamaskinene virkelig fikk kjørt seg. De hypotetisk vanskeligste molekylene var ikke løst etter flere dager med datautregninger, ifølge Stanford.

Selv om ikke datamaskinene klarte det, hadde de flinkeste Eterna-spillerne løst disse molekylene tidligere.

Spillerne fikk hjelp av forskerne til å lage en vitenskapelig artikkel av arbeidet, og de konkluderte med at jo mer symmetrisk et komplisert RNA-molekyl er, dess vanskeligere er det å produsere.

Dette er foreløpig bare datasimuleringer, men forskerne foreslår å bruke Eternas laboratorium i det virkelige liv til å teste ut hvordan disse formene vil fungere.

Referanse:

Lee mfl: Principles for Predicting RNA Secondary Structure Design Difficulty. Journal of molecular biology, februar 2016. DOI: 10.1016/j.jmb.2015.11.013.