Webová aplikace umožňující predikci struktury proteinů s využitím nástrojů AlphaFold

Abstract

Práca reaguje na zverejnenie prelomového predikčného nástroja AlphaFold a jemu podobných, ktoré síce poskytujú mimoriadne presné predikcie proteínových štruktúr, no chýba im grafické rozhranie a vyžadujú značné výpočtové zdroje. Cieľom práce je navrhnúť a implementovať používateľsky prívetivé prostredie na spúšťanie výpočtov rôznych predikčných nástrojov s napojením na vysokovýkonné výpočtové prostriedky. Výsledkom je webová aplikácia, ktorá integruje nástroje na predikciu proteínových štruktúr, a to konkrétne AlphaFold 2, AlphaFold 3, ColabFold, OmegaFold a ESMFold, a zabezpečuje ich spúšťanie v Kubernetes clustri. Riešenie zvyšuje dostupnosť týchto nástrojov pre vedcov a výskumníkov bez nutnosti práce v termináli alebo vlastníctva výkonného hardvéru, čím podporuje rýchlejšiu analýzu proteínových štruktúr využiteľnú pri vývoji liečiv, výskume chorôb a štúdiu mutácii.

This work addresses the release of the innovative predicting tool AlphaFold and similar technologies. Although these tools offer highly accurate protein structure predictions, they lack a graphical interface and require substantial computational resources. The aim of this work is to design and implement a user-friendly interface for running computations of various prediction tools connected to high-performance computing resources. The result is a web application that integrates tools for predicting protein structures, such as AlphaFold 2, AlphaFold 3, ColabFold, OmegaFold, and ESMFold, and ensures their operation within a Kubernetes cluster. This solution increases the accessibility of these tools for scientists and researchers without the need to work in a terminal or own high-performance hardware, thereby supporting faster analysis of protein structures applicable in drug development, disease research, and the study of mutations.