DeepMind mengungkapkan struktur protein 200m di Science Advances | pikiran yang dalam

Kecerdasan buatan telah memahami struktur setiap protein yang dikenal sains, membuka jalan bagi pengembangan obat atau teknologi baru untuk mengatasi tantangan global seperti kelaparan atau polusi.

Protein adalah bahan pembangun kehidupan. Terdiri dari rantai asam amino, dilipat menjadi bentuk kompleks, struktur 3D mereka sangat menentukan fungsinya. Setelah Anda mengetahui bagaimana protein terlipat, Anda dapat mulai memahami cara kerjanya dan bagaimana mengubah perilakunya. Meskipun DNA memberikan instruksi untuk membangun rantai asam amino, memprediksi bagaimana mereka berinteraksi untuk membentuk pola 3D itu rumit, dan sampai saat ini, para ilmuwan hanya memahami sebagian kecil dari 200m atau lebih protein yang diketahui sains.

Pada November 2020, tim AI pikiran yang dalam mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan program bernama AlphaFold yang dapat dengan cepat memprediksi informasi ini menggunakan algoritma. Sejak itu, genomnya telah dipecah melalui kode genetik dari setiap organisme yang diurutkan, memprediksi struktur ratusan juta protein yang dikandungnya secara kolektif.

Tahun lalu, DeepMind menerbitkan struktur protein untuk 20 spesies — termasuk Hampir 20.000 protein diekspresikan oleh manusia – Dalam posisi terbuka basis data. Sekarang telah menyelesaikan pekerjaan dan menerbitkan struktur yang diprediksi untuk lebih dari 200m protein.

“Pada dasarnya, Anda dapat menganggapnya mencakup seluruh alam semesta protein. Ini mencakup struktur prediktif untuk tanaman, bakteri, hewan, dan banyak spesies lainnya, membuka peluang baru yang sangat besar bagi Alphafold pada isu-isu kritis seperti keberlanjutan, kerawanan pangan, dan penyakit yang terabaikan,” kata Demis Hassabis, Chief Executive.

Para ilmuwan sudah menggunakan beberapa prediksi sebelumnya untuk mengembangkan obat baru. Pada bulan Mei, para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Matthew Higgins di Universitas Oxford dideklarasikan Mereka menggunakan model alphafoldin untuk menentukan struktur protein parasit malaria kunci, dan untuk mengidentifikasi di mana antibodi yang dapat memblokir penyebaran parasit dapat mengikat.

“Sebelumnya, kami menggunakan teknik yang disebut kristalografi protein untuk mengetahui seperti apa molekul ini, tetapi karena sangat dinamis dan bergerak, kami tidak dapat menangkapnya,” kata Higgins. “Ketika kami mengambil model alphafold dan menggabungkannya dengan bukti eksperimental ini, tiba-tiba menjadi masuk akal. Wawasan ini sekarang dapat digunakan untuk merancang vaksin yang lebih baik yang menginduksi antibodi pemblokiran transfer yang lebih kuat.

Sampel Alphafold sedang digunakan oleh para ilmuwan di Pusat Penemuan Enzim Universitas Portsmouth untuk mengidentifikasi enzim dari alam yang dapat diadaptasi untuk mencerna dan mendaur ulang plastik. “Butuh waktu lama bagi kami untuk mengarungi basis data struktural yang sangat besar ini, tetapi kami membuka serangkaian bentuk tiga dimensi baru yang dapat memecah plastik,” kata penulis utama Profesor John McKeehan. Kerja. “Ada perubahan paradigma yang lengkap. Kami benar-benar dapat mempercepat ke mana kami pergi dari sini — dan ini membantu mengarahkan sumber daya berharga ini ke hal-hal yang penting.

Profesor Dame Janet Thornton, Pemimpin Kelompok dan Ilmuwan Senior Molekuler Eropa Biologi Institut Bioinformatika Eropa lab mengatakan: “Prediksi struktur protein alfa telah digunakan dalam banyak cara. Saya berharap pembaruan terbaru ini memicu longsoran penemuan baru dan menarik dalam beberapa bulan dan tahun mendatang, berkat data yang tersedia secara terbuka untuk semua orang. menggunakan.”