CASP

يُعدّ التقييم النقدي لتوقع بنية البروتين ( CASP )، والذي يُطلق عليه أحيانًا التقييم النقدي لتوقع بنية البروتين ، تجربة عالمية واسعة النطاق تُجرى كل عامين منذ عام 1994. ^{[ 1 ] [ 2 ]} يُتيح CASP للمجموعات البحثية فرصة اختبار أساليب توقع بنية البروتين الخاصة بها بموضوعية، ويُقدّم تقييمًا مستقلًا لأحدث ما توصل إليه العلم في نمذجة بنية البروتين للمجتمع البحثي ومستخدمي البرامج. على الرغم من أن الهدف الأساسي لـ CASP هو المساعدة في تطوير أساليب تحديد البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين من تسلسل الأحماض الأمينية، إلا أن الكثيرين ينظرون إلى هذه التجربة على أنها "بطولة عالمية" في هذا المجال العلمي. يشارك أكثر من 100 مجموعة بحثية من جميع أنحاء العالم في CASP بشكل منتظم، وليس من النادر أن تُعلّق مجموعات بأكملها أبحاثها الأخرى لعدة أشهر للتركيز على تجهيز خوادمها للتجربة وإجراء التوقعات التفصيلية.

لضمان عدم امتلاك أي متنبئ معلومات مسبقة عن بنية البروتين تُعطيه ميزة، من المهم إجراء التجربة بطريقة مزدوجة التعمية: فلا المتنبئون ولا المنظمون والمقيّمون على دراية ببنية البروتينات المستهدفة وقت إجراء التنبؤات. تكون البروتينات المستهدفة للتنبؤ بالبنية إما بنى سيتم حلها قريبًا باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية أو مطيافية الرنين النووي المغناطيسي، أو بنى تم حلها حديثًا (غالبًا بواسطة أحد مراكز علم الجينوم البنيوي ) ويتم الاحتفاظ بها في بنك بيانات البروتين . إذا وُجد أن التسلسل المُعطى مرتبطٌ بتسلسل بروتين ذي بنية معروفة (يُسمى قالبًا)، فيمكن استخدام نمذجة البروتين المقارنة للتنبؤ بالبنية الثلاثية . يمكن إيجاد القوالب باستخدام طرق محاذاة التسلسلات (مثل BLAST أو HHsearch ) أو طرق ربط البروتين ، وهي أفضل في إيجاد القوالب ذات الصلة البعيدة. وإلا، يجب تطبيق التنبؤ ببنية البروتين من الصفر (مثل برنامج Rosetta)، وهو أقل موثوقية بكثير، ولكنه قد يُنتج أحيانًا نماذج ذات طي صحيح (عادةً للبروتينات التي يقل طولها عن 100-150 حمضًا أمينيًا). أصبحت الطيات الجديدة تمامًا نادرة جدًا بين البروتينات المستهدفة، ^{[ 3 ] [ 4 ]} مما يجعل هذه الفئة أصغر من المطلوب.

تتمثل الطريقة الأساسية للتقييم ^{[ 5 ]} في مقارنة مواقع ذرات الكربون ألفا المتوقعة في النموذج مع تلك الموجودة في البنية المستهدفة. وتُعرض هذه المقارنة بصريًا من خلال رسوم بيانية تراكمية للمسافات بين أزواج ذرات الكربون ألفا المتكافئة في محاذاة النموذج والبنية، كما هو موضح في الشكل (يبقى النموذج المثالي عند الصفر في جميع الاتجاهات)، ويُخصص لكل منها درجة عددية GDT-TS (اختبار المسافة الكلية - الدرجة الإجمالية) تصف النسبة المئوية للبقايا المُنمذجة جيدًا في النموذج مقارنةً بالبنية المستهدفة. ^{[ 6 ]} كما يُقيّم المُقيّمون النمذجة الحرة (بدون قالب، أو من الصفر ) بصريًا، نظرًا لأن الدرجات العددية لا تُجدي نفعًا في إيجاد أوجه التشابه التقريبية في الحالات الأكثر تعقيدًا. ^{[ 7 ]} تم تقييم التنبؤات عالية الدقة القائمة على القوالب في CASP7 من خلال مدى نجاحها في تحديد طور الاستبدال الجزيئي لبنية البلورة المستهدفة ^{[ 8 ]} مع متابعة النجاحات لاحقًا، ^{[ 9 ]} ومن خلال جودة النموذج الكامل (وليس فقط ذرة الكربون ألفا ) ومطابقة النموذج الكامل مع الهدف في CASP8. ^{[ 10 ]}

يتم تقييم النتائج في فئات التنبؤ التالية:

• التنبؤ بالبنية الثلاثية (جميع برامج CASP)
• التنبؤ بالبنية الثانوية (تم التخلي عنه بعد CASP5)
• التنبؤ بالمركبات الهيكلية (CASP2 فقط؛ تجربة منفصلة - CAPRI - تتناول هذا الموضوع)
• التنبؤ بتلامس البقايا (بدءًا من CASP4)
• التنبؤ بالمناطق غير المنتظمة (بدءًا من CASP5)
• التنبؤ بحدود المجال (CASP6–CASP8)
• التنبؤ بالوظيفة (بدءًا من CASP6)
• تقييم جودة النموذج (بدءًا من CASP7)
• تحسين النموذج (بدءًا من CASP7)
• التنبؤ عالي الدقة القائم على القوالب (بدءًا من CASP7)

تم تقسيم فئة التنبؤ بالبنية الثلاثية إلى فئات فرعية أخرى:

• نمذجة التماثل
• التعرف على الطي (يسمى أيضًا ربط البروتين ؛ لاحظ أن هذه التسمية غير صحيحة لأن الربط هو طريقة)
• التنبؤ بالبنية من الصفر ، والذي يشار إليه الآن باسم "الطية الجديدة" حيث تطبق العديد من الطرق وظائف التقييم أو التسجيل التي تتأثر بمعرفة هياكل البروتين الأصلية، مثل الشبكة العصبية الاصطناعية .

ابتداءً من CASP7، أُعيد تعريف التصنيفات لتعكس التطورات في الأساليب. يشمل تصنيف "النمذجة القائمة على القوالب" جميع نماذج المقارنة السابقة، والنماذج القائمة على الطيات المتماثلة، وبعض النماذج القائمة على الطيات المتناظرة. أما تصنيف "النمذجة غير القائمة على القوالب (FM)" فيشمل نماذج البروتينات ذات الطيات غير المرئية سابقًا، والنماذج القائمة على الطيات المتناظرة الصعبة. نظرًا لمحدودية عدد الأهداف غير القائمة على القوالب (فهي نادرة جدًا)، تم تقديم ما يُسمى CASP ROLL في عام 2011. تهدف تجربة CASP المستمرة (المتجددة) هذه إلى تقييم أكثر دقة لأساليب التنبؤ غير القائمة على القوالب من خلال تقييم عدد أكبر من الأهداف خارج موسم تنبؤ CASP المعتاد. على عكس LiveBench و EVA ، تتماشى هذه التجربة مع روح التنبؤ الأعمى لـ CASP، أي أن جميع التنبؤات تُجرى على هياكل غير معروفة بعد. ^{[ 11 ]}

تُنشر نتائج مشروع CASP في أعداد تكميلية خاصة من مجلة Proteins العلمية ، ويمكن الوصول إليها جميعًا عبر موقع CASP الإلكتروني. ^{[ 12 ]} وتصف المقالة الرئيسية في كل عدد من هذه الأعداد التكميلية تفاصيل التجربة ^{[ 13 ] [ 14 ]،} بينما تُقيّم المقالة الختامية التقدم المُحرز في هذا المجال. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

في ديسمبر 2018، تصدّر برنامج الذكاء الاصطناعي " ألفافولد" (AlphaFold )، الذي طورته شركة "ديب مايند" (DeepMind) ، عناوين الأخبار في مسابقة CASP13 . ^{[ 17 ]} وفي نوفمبر 2020، فازت نسخة محسّنة (النسخة الثانية) من "ألفافولد" بمسابقة CASP14. ^{[ 18 ]} ووفقًا لجون مولت، أحد مؤسسي CASP، حقق "ألفافولد" حوالي 90 نقطة من أصل 100 نقطة في مقياس دقة التنبؤ بالأهداف البروتينية متوسطة الصعوبة. ^{[ 19 ]} أُتيح برنامج "ألفافولد" كمصدر مفتوح في عام 2021، وفي مسابقة CASP15 عام 2022، ورغم عدم مشاركة "ديب مايند"، استخدمت جميع الفرق المتصدرة تقريبًا برنامج "ألفافولد" أو تعديلات عليه. ^{[ 20 ]}

حتى عام 2025، كان تمويل المسابقة مُقدماً منحة من المعاهد الوطنية للصحة . ^{[ 21 ] [ 22 ]} إلا أن المعاهد الوطنية للصحة لم تُجدد تمويل البرنامج في عام 2025، بسبب تخفيضات الميزانية التي أقرتها إدارة ترامب . ^{[ 22 ]} وكادت المسابقة أن تُغلق لولا تدخل جوجل ديب مايند لتوفير تمويل مؤقت. ^{[ 23 ]}

• التقييم النقدي للتنبؤ بالتفاعلات (CAPRI)
• التقييم النقدي لشرح الوظائف (CAFA)
• التقييم النقدي لتفسير الجينوم (CAGI)

• الموقع الرسمي
• كاسب رول
• تمت أرشفة منتدى FORCASP بتاريخ 1 ديسمبر 2020 على موقع Wayback Machine.