„Google“ kompanijos „DeepMind“ dirbtinis intelektas sėkmingai numatė 200 milijonų baltymų, beveik visų mokslui žinomų, struktūrą. Šie duomenys, laisvai prieinami visiems, yra būtini norint suprasti visų planetos gyvų būtybių biologiją ir gali paskatinti naujų vaistų ar technologijų kūrimą nuo plastiko taršos ar atsparumo antibiotikams.
Baltymai yra gyvybės statybinė medžiaga. Susideda iš aminorūgščių grandinių, susilankstančių į ištisas formas, 3D struktūra, kuri daugiausia lemia jų funkciją. Žinojimas, kaip sulankstyti baltymą, leido mums pabandyti suprasti, kaip jis veikia ir kaip jis elgiasi, o tai jau daugiau nei penkerius metus buvo vienas didžiausių biologijos iššūkių.
Praėjusiais metais „DeepMind“ nustebino mokslo bendruomenę išleisdama „AlphaFold“ kodą. Milijono baltymų, įskaitant visus žmogaus kūno baltymus, struktūras galima rasti duomenų bazėje, sukurtoje kartu su Europos molekulinės biologijos laboratorija (EMBL), tarptautiniu tyrimų institutu.
Šis atradimas amžiams pakeitė biologiją ir mediciną. Per kelias minutes ir labai tiksliai mokslininkams pavyko gauti labai svarbios informacijos, pavyzdžiui, apie baltymus, susijusius su skirtingomis ligomis. Darbą žurnalas „Mokslas“ pripažino svarbiausiu metų moksliniu tyrimu.
Maisto trūkumas ir ligos
Naujasis atnaujinimas su 200 milijonų baltymų, o tai yra didelis pagreitis nuo pradinio malūno, apima augalų, bakterijų, gyvūnų ir daugelio kitų organizmų struktūras, atveriančias didžiules galimybes AlphaFold daryti įtaką svarbioms problemoms, tokioms kaip tvarumas, kuras. , maisto trūkumas ir apleistos ligos“, – sako britas Demisas Hassabis, vienos didžiausių dirbtinio intelekto tyrimų bendrovės pasaulyje „DeepMind“ įkūrėjas ir vadovas. Šiais metais apdovanotas Astūrijos princesės apdovanojimu už mokslinius ir techninius tyrimus, Hassabis, kuris buvo šachmatų stebuklas ir kompiuterinių žaidimų kūrėjas, mano, kad mokslininkai galėtų panaudoti atradimus, kad geriau suprastų ligas ir paspartintų naujovių kūrimą vaistų atradimo srityje. ir biologija.
Nuo jo paleidimo 2020 m. daugiau nei 500 000 mokslininkų iš 190 šalių prisijungė prie AlphaFold daugiau nei 2 milijonams struktūrų. Jie, be kita ko, naudojo jį norėdami atrasti baltymus, turinčius įtakos bičių sveikatai, ir išleisti veiksmingą vakciną nuo maliarijos. Gegužę Oksfordo universiteto vadovaujami mokslininkai paskelbė, kad naudojo šį algoritmą, kad padėtų nustatyti pagrindinio maliarijos parazito baltymo struktūrą ir patikrino, ar antikoaguliantai gali blokuoti parazitų perdavimą.
branduolinės poros
Kitas sėkmingas AlphaFold panaudojimas sudarė branduolinių porų kompleksą, vieną velniškiausių biologijos galvosūkių. Struktūra susideda iš šimtų baltymų dalių ir kontroliuoja viską, kas patenka į ląstelės branduolį ir išeina iš jo. Jis taip pat buvo naudojamas kovojant su tokiomis ligomis kaip leišmaniozė ir Chagas liga, kurios neproporcingai paveikia žmones skurdžiausiose pasaulio vietose, arba raupsai ir šistosomozė – ūmi ir lėtinė liga, kurią sukelia parazitiniai kirminai, kurie sunaikina daugiau nei milijardo žmonių visame pasaulyje.
Priemonė sutaupys daug tyrėjų laiko, būtina numatyti baltymų struktūras yra sunki užduotis. „AlphaFold yra unikalus ir reikšmingas gyvybės mokslų pažanga, parodanti AI galią. 3D baltymo struktūros nustatymas anksčiau užtrukdavo daug mėnesių ar metų, dabar tai užtrunka kelias sekundes“, – sako Ericas Topolas, Scripps tyrimų instituto įkūrėjas ir direktorius. Hassabis palygino tai su tokiu paprastu dalyku kaip „Google“ paieška.
Per Jesús Pérez Gil, Madrido Complutense universiteto molekulinės biologijos ir biochemijos profesorius, AlphaFold prognozės rodo „didžiulius pokyčius“ jos mokslinių tyrimų pajėgumuose. Dirbtinio intelekto patikimumas „iki šiol buvo įspūdingas, daug geresnis, nei buvo galima įsivaizduoti. Nuostabu, kad daugelis šių struktūrų atrodo labai panašios, kai žiūrima eksperimentiškai“, – pripažino jis. Mokslininkė primena, kad tai yra modeliavimas, ir kad visi jie turi būti patvirtinti eksperimentiniais tyrimais. Kitas žingsnis būtų ne tik suprasti baltymų struktūrą, bet ir išsiaiškinti, kaip jie keičiasi sąveikaudami vienas su kitu arba su kitais molekuliniais elementais.
„Ląstelėse ir audiniuose daugiausia funkcijų atlieka baltymai. Žinodami, kaip jie susidaro ir kaip elgiasi sąveikaudami tarpusavyje ar su kitomis molekulėmis, galėsime sukurti terapinius vaistų taikinius, ieškoti biotechnologinių ar pramoninių pritaikymų maisto pramonėje, pramoniniuose procesuose ar aplinkos tvarumui“, – teigia Pérez Gil. .
