Folding@home
2007年、パンデ研究室は、小胞として知られる小細胞の詳細なシミュレーションをFolding@homeで行った後、融合中の構造変化のトポロジーを測定する新しい計算方法を導入した。 2009年には、研究者たちはFolding@homeを使って、ウイルスを宿主細胞にくっつけ、ウイルスの侵入を助けるタンパク質であるインフルエンザヘマグルチニン(英語版)の変異を研究した。 ヘマグルチニンの変異は、ヘマグルチニンが宿主の細胞表面受容体分子にどの程度うまく結合するかに影響を与え、これによってウイルス株が宿主生物にどの程度感染するかが決定される。 ヘマグルチニンの変異の影響に関する知識は、抗ウイルス薬の開発に役立つ。 2012年現在、Folding@homeは、バージニア大学での実験研究を補完しながら、ヘマグルチニンのフォールディングと相互作用のシミュレーションを続けている。
2020年3月、Folding@homeは、治療法の発見やコロナウイルスのパンデミックについての詳細な研究を行っている世界中の研究者を支援するプログラムを開始した。 プロジェクトの第一段階では、SARS-CoV-2ウイルス、および関連するSARS-CoVウイルスからの薬剤化可能なタンパク質標的をシミュレートしているが、これらについては、利用可能なデータが大幅に増加している。
52ミリ秒の間に32残基のNTL9タンパク質がゆっくりと折りたためる動力学のシミュレーションを行った。 このモデルは、実験的なフォールディング速度の予測と一致するタイムスケールでありながら、以前に達成されたものよりも千倍も長いものであった。 このモデルは、それぞれが2桁も短い多数の個別の軌道から構成されており、タンパク質のエネルギー地形をこれまでにないレベルで詳細に調べることができた。 2010年、Folding@homeの研究者であるグレッグ・ボーマン(Gregory Bowman)は、オープンソースのMSMBuilderソフトウェアの開発と理論と実験の定量的な一致を達成したことにより、米国化学会からトーマス・クーン(Thomas Kuhn)パラダイムシフト賞を受賞した。 彼の研究に対して、パンデ(Pande)は、「タンパク質とRNAのフォールディングに関する最先端の理論モデルを生み出すために、分野を定義し、分野を変える計算手法を開発した」として、2012年にMichael and Kate Bárány Award for Young Investigatorsを、また、「アンサンブル測定と単一分子測定の両方の意味の再検討を刺激し、パンデの努力はシミュレーション方法論への先駆的な貢献となった」として、2006年にはIrving Sigal Young Investigator Awardを受賞している。
例えば、2011年のFolding@homeでは、リボソーム出口トンネル内でのタンパク質のフォールディングをシミュレーションし、自然の閉じ込めや混雑がフォールディングプロセスにどのような影響を与えるかを、科学者が理解するのに役立てた。 さらに、科学者は通常、化学的変性剤を働かせ、タンパク質を安定なネイティブ状態からアンフォールド(展開)させている。 変性剤がタンパク質の再フォールディングにどのような影響を与えるかは一般的には知られておらず、これらの変性状態に、フォールディングの挙動に影響を与える可能性のある残余構造が含まれるかどうかを実験的に判断することは困難である。 2010年にFolding@homeは、GPUを使ってプロテインL(英語版)の未フォールディング状態をシミュレーションし、実験結果と強く一致する崩壊速度を推定した。
このプロジェクトから得られた大規模なデータセットは、要求に応じて他の研究者が自由に利用できるようになっており、Folding@homeのウェブサイトからアクセスできるものもある。 パンデ研究室は、Blue Geneスーパーコンピュータのような他の分子動力学システムと協力しており、Folding@homeの主要なソフトウェアを他の研究者と共有していて、Folding@homeの恩恵を受けたアルゴリズムが他の科学分野に役立つ可能性がある。 2011年には、Folding@homeのMSMやその他の並列化手法をベースに、大規模なコンピュータクラスタやスーパーコンピュータ上での分子シミュレーションの効率とスケーリングを向上させることを目的としたオープンソースのCopernicusソフトウェアをリリースした。 Folding@homeで得られたすべての科学的知見の要約は、発表後にFolding@homeのウェブサイトに掲載される。