Cercetătorii au compilat o bază de date cu 200 de milioane de structuri de proteine. Au reușit acest lucru cu ajutorul programului AlphaFold,
Proteine paradoxale
Proteinele sunt elementele de bază ale vieții.Sunt produse de o varietate de organisme, de la bacterii la plante și animale, iar atunci când sunt produse, se pliază împreună în milisecunde. Formate din lanțuri de aminoacizi pliate în forme complexe, structura lor tridimensională le determină în mare măsură funcția. Odată ce îți dai seama cum se pliază o proteină, poți înțelege cum funcționează și să-i schimbi comportamentul.
Deși ADN-ul oferă instrucțiuni pentru crearelanțuri de aminoacizi, prezicerea modului în care aceștia interacționează pentru a forma o formă tridimensională a fost foarte dificilă. Până de curând, oamenii de știință au descifrat doar o fracțiune din cele 200 de milioane de proteine cunoscute științei. Problema este că structura lor este atât de complexă încât este aproape imposibil să încerci să ghicești ce formă vor lua.
AlphaFold de la DeepMind a creat imagini 3D ale structurilor proteinelor. Imagine prin amabilitatea DeepMind
Cyrus Levinthal, molecular americanbiolog, a scris într-o lucrare din 1969 despre paradox: în ciuda numărului enorm de configurații posibile, proteinele se pliază rapid și precis. Mai mult, fiecare proteină poate lua din 10^300 de forme finale posibile.
Astfel, a scris Levinthal, dacă cineva ar încerca să găsească forma corectă a unei proteine încercând fiecare configurație una după alta, ar dura mai mult decât a existat universul.
Încercări ale oamenilor de știință
Oamenii de știință au modalități de a vizualiza proteineleși să analizeze structura acestora, dar aceasta este o muncă prea lentă și dificilă. Potrivit revistei Nature, cristalografia cu raze X este cel mai adesea folosită pentru a vizualiza proteinele. În această metodă, razele X vizează cristalele de proteine solide și măsoară modul în care acestea refractează. Scopul este de a determina modul în care este structurată proteina. Potrivit DeepMind, această muncă experimentală a determinat forma a aproximativ 190.000 de proteine.
Metodă nouă
În noiembrie 2020, grupul DeepMind s-a implicatinteligența artificială, a anunțat dezvoltarea unui program numit AlphaFold care poate prezice rapid aceste informații folosind un algoritm. De atunci, el a studiat codurile genetice ale fiecărui organism al cărui genom a fost secvențial și a prezis structurile sutelor de milioane de proteine pe care le conțin împreună.
AlphaFold funcționează prin acumularea de cunoștințedespre secvențele și interacțiunile de aminoacizi, încercând să interpreteze structurile proteinelor. Drept urmare, algoritmul a învățat să prezică formele proteinelor în câteva minute cu precizie până la nivel atomic.
Anul trecut, DeepMind a publicatBaza de date deschisă conține 20 de specii, inclusiv aproape toate cele 20.000 de proteine exprimate de oameni. Acum a finalizat munca și a lansat structurile prezise pentru mai mult de 200 de milioane de proteine.
Cum se aplică tehnologia?
Cercetătorii folosesc deja roadele muncii lorAlphaFold. Potrivit The Guardian, programul a permis oamenilor de știință să caracterizeze definitiv o proteină cheie din parazitul malariei care nu a fost supusă cristalografiei cu raze X. Acest lucru va îmbunătăți în cele din urmă vaccinul împotriva bolii.
Imagine 3D a proteinei malariei. Imagine prin amabilitatea Deepmind
Cercetător în domeniul albinelor Wilde Leipartde la Universitatea Norvegiană de Științe Vieții a folosit AlphaFold pentru a dezvălui structura vitelogeninei. Este o proteină reproductivă și imunitară care este produsă de toate animalele care depun ouă. Descoperirea va ajuta la dezvoltarea de noi modalități de a proteja, de exemplu, albinele și peștii de boli. Acest lucru este important, deoarece aceste animale sunt importante pentru hrănirea umanității.
Programul informează și despre căutarea de noifarmaceutice, a declarat Rosana Kapeller, CEO al ROME Therapeutics, într-o declarație DeepMind. „Viteza și precizia AlphaFold accelerează procesul de dezvoltare a medicamentelor. Abia începem să înțelegem impactul acestuia asupra dezvoltării produselor farmaceutice”, a concluzionat ea.
De asemenea, modelele AlphaFold sunt folosite și de oamenii de științăde la Centrul de inovare enzimatică al Universității din Portsmouth pentru a identifica enzimele din lumea naturală care pot fi adaptate pentru procesarea materialelor plastice.
Citeste mai mult:
În curând, o furtună solară va lovi Pământul: materialul zboară cu o viteză de 800 km/s
Oamenii de știință au filmat o creatură ciudată cu tentacule, pe care au confundat-o cu o floare
Rusia părăsește ISS: ce se va întâmpla acum și de ce întreținerea stației este amenințată