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Rioja Science è un progetto di calcolo distribuito volontario, nato fra la collaborazione di Knet Comunicaciones e della Universidad de la Rioja. con i dipartimenti di matematica e chimica. E' pensato per essere una piattaforma per la ricerca biomedica tramite l'uso del calcolo distribuito volontario, dove l'infrastruttura computazionale è in mano ai volontari, che cedono i cicli inutilizzati delle loro macchine, per il vantaggio della ricerca biomedica.
Nel progetto Rioja Science si compiono due tipi di ricerche:
- Studio delle reazioni chimiche nella fase gassosa.
- Simulazione della dinamica molecolare degli enzimi.
Le reazioni nella fase gassosa che si studiano sono interessanti durante i processi di combustione o di chimica atmosferica e interstellare. Nei processi allo studio partecipano pochi atomi (da 3 a 6), e ciò permette di usare metodologie di simulazione di livello elevato (meccanica quantica) e di ottenere dati sulle reazioni studiate che aiutano a conoscere come vengono prodotte a dettaglio elementale.
I risultati ottenuti si comparano con misurazioni realizzate in laboratorio con il fine di verificare se i calcoli riproducono le misurazioni sperimentali. Se lo fanno, l'informazione ottenuta spiega i risultati dell'esperimento a partire dal meccanismo di reazione simulato, inoltre apre la possibilità di riprodurre condizioni sperimentali che sono difficili o impossibili da realizzarsi in laboratorio.
Come viene fatto?
la rete riojascience@home è un'infrastruttura perfetta per questo tipo di simulazioni. Nel calcolo si simula como collidono i reattivi e si analizza se questa collisione produce o meno una reazione, in che condizioni ci sono dei prodotti o altre proprietà interessanti. Questa collisione si ripete milioni di volte, variando le condizioni iniziali del calcolo, riproducendo in questo modo, per esempio, un esperimento di fasci molecolari o le condizioni che ci sono nell'atmosfera o nello spazio. Ad ogni processore della rete, vengono inviati dei pacchetti di collisioni da calcolare ottenendo in pochi giorni milioni di collisioni simulate (tutto dipende dal sistema da studiare). L'informazione raccolta dice como si produce la reazione ad un livello atomico e molecolare.
Nelle immagini (da sinistra): Reazione Ne+H2; Reazione O+CH4; Reazione Hg+OH
Questa parte del progetto si occupa di ricerca di base, però lo studio dettagliato di reazioni con pochi atomi permette di trasferire l'informazione sui comportamenti dei legami e le interazioni con molecole formate da più atomi.
Uno dei campi più interessanti dove partecipano tali "molecole grandi" è lo studio dei sistemi biologici. La dinamica molecolare è uno strumento teorico che permette per esempio lo studio del comportamento delle proteine o dei frammenti di DNA e RNA. All'interno delle molecole biologiche gli enzimi sono fondamentali per lo sviluppo della vita, dato che catalizzano la maggior parte delle reazioni biologiche. Tuttavia non è sempre positivo che ci sia un'azione enzimatica, un esempio di tale caso è quando un enzima è di origine virale ed agisce nel corpo umano, come l'enzima NS3.
L'NS3 è prodotto da cellule infette dall'epatite C. Questa proteina catalizza una serie di reazioni che provocano l'infezione di altre cellule così come gli effetti della malattia. La scoperta di possibili inibitori di questo enzima è uno dei campi di ricerca nella lotta contro questa malattia. Lo studio di questa proteina nella Meccanica Molecolare permette la simulazione del movimento degli atomi da cui è formata conoscendo così il suo comportamento nel tempo. Questo genere di esperimenti virtualizzati danno un'informazione utile per il miglioramento degli inibitori esistenti o per lo sviluppo di nuovi visto che s'analizzano le interazioni fra la proteina e distinti composti, potendo così prevedere quali di questi possono frenare in un modo più effettivo le reazioni dell'NS3 evitando così lo sviluppo della malattia.
La rete riojascience@home è anche una piattaforma di calcolo che si utilizza per realizzare questi studi più specifici. In particolare, l'uso delle schede grafiche dei computer dei partecipanti permette un vantaggio nel caso dei calcoli di Dinamica Molecolare. In questo caso le simulazioni da realizzare sono più dispendiose in quanto oltre all'enzima (composto da migliaia di atomi) e dell'inibitore (decine di atomi) è necessario simulare come queste reazioni avvengano in acqua, così il sistema da simulare può essere composto da decine o centinaia di migliaia di atomi. L'architettura particolare dei processori delle schede grafiche (GPU) li rende molto utili per l'applicazione di Dinamica Molecolare in sistemi con un numero di atomi così grande.
Nelle immagini (da sinistra): L'enzima NS3 in un cubo d'acqua; con un inibitore; inibitore dell'NS3.
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Approfondimenti e pubblicazioni:
- Un articolo in inglese sul sottoprogetto triqct.
- Gas Phase Reaction
The dynamics of the O( 3 P) + CH 4 → OH + CH 3 reaction is similar to that of a triatomic reaction
e allo "Stato del server" 
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o alla "Classifica utenti" 
(solo per iscritti al team).
o alla "Classifica dei team italiani" 
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