Grupul de inteligență artificială (AI) DeepMind a dezvăluit structura aproape tuturor proteinelor cunoscute de lumea științifică.
Cercetătorii au realizat acest lucru folosind programul AlphaFold, pe care DeepMind l-a dezvoltat pentru prima dată în anul 2018 și l-a lansat public în iulie 2021. Acest program open-source poate prezice structura tridimensională (3D) a unei proteine pe baza secvenței sale de aminoacizi.
Structura unei proteine dictează funcțiile sale, astfel încât baza de date cu 200 de milioane de structuri de proteine identificate de AlphaFold are potențialul de a ajuta la identificarea de noi proteine pe care oamenii să le poată folosi. De exemplu, baza de date poate include proteine care să ajute la reciclarea plasticului.
Mai adânc în lumea proteinelor
Proteinele sunt ca niște puzzle-uri mici, de nepătruns. Ele sunt produse de organisme, de la bacterii până la plante și animale, iar atunci când sunt făcute, ele se pliază în milisecunde, dar structurile lor sunt atât de complexe încât încercarea de a ghici ce formă vor adopta este aproape imposibilă.
Oamenii de știință au dezvoltat metode de vizualizare a proteienlor și de analiză a structurii lor, însă acestea sunt lente și dificile. Cea mai comună metodă de viziualizare a proteinelor este cristalografia cu raze X, prin care cristalele solide de proteine sunt scanate cu raze X, iar măsurarea difracției acestor raze este utilizată pentru a determina modul de aranjare a proteinei. Această tehnică experimentală a stabilit forma de aproximativ 190.000 de proteine, potrivit DeepMind.
Anul trecut, DeepMind a lansat predicții despre forma tuturor proteinelor din corpul uman și de la alte 20 de specii. Acum predicțiile au fost extinse practic la orice proteină.
”Această actualizare include predicții despre structura proteinelor de la plante, animale, bacterii și alte organisme, oferind multe oportunități cercetătorilor de a utiliza AlphaFold pentru studierea unor probleme importante, inclusiv sustenabilitatea, insecuritatea alimentară și bolile”, au declarat reprezentanții DeepMind.
A face proteinele să funcționeze
AlphaFold funcționează prin utilizarea cunoștințelor despre secvențele și interacțiunile dintre aminoacizi pentru a interpreta structurile proteinelor. Algoritmul poate prezice acum formele proteinelor în câteva minute, cu o precizie la nivel atomic.
Cercetătorii deja au folosit rezultatele AlphaFold. Programul a permis oamenilor de știință să caracterizeze o proteine-cheie a parazitului malariei, care nu a fost supusă cristalografiei cu raze X. Acest lucru ar putea îmbunătăți dezvoltarea vaccinului împotriva bolii.
Cercetătorii de la Universitatea Norvegiană de Științe ale Vieții au folosit AlphaFold pentru a dezvălui structura vitelogeninei – o proteină reproductivă și imunitară produsă de toate animalele care depun ouă. Descoperirea ar putea duce la noi modalități de a proteja de boli animalele importante, cum ar fi albinele și peștii.
Programul este folosit și în domeniul farmaceutic, pentru dezvoltarea de noi medicamente.
Sursa: Live Science