Forma proteinelor este direct responsabilă de funcționalitatea lor, iar o predicție cât mai exactă a structurii ajută cercetătorii să le determine cât mai exact rolul pentru organism și modul în care funcționează. Înțelegerea structurării proteinelor ar putea ajuta la controlul viitoarelor pandemii și a îmbunătățirii schemelor de tratament pentru multe boli.
În prezent, există reprezentări ”pe hârtie” (2D) pentru peste 200 de milioane de proteine, însă numai o parte au și un model tridimensional (3D). Provocarea majoră pentru oamenii de știință este modul în care proteina trebuie transpusă dintr-o reprezentare 2D într-un model 3D, pentru că este greu de determinat modul în care aceasta s-ar putea plia.
Sistemul de inteligență artificială (AI) AlphaFold al DeepMind a generat un model de structurare 3D în numai câteva zile. AI-ul a lucrat respectând cerințele CASP, un organism internațional de evaluare critică. În cadrul CASP, participanții sunt puși să ”prezică” structura unor proteine care nu au fost încă determinate prin metode experimentale. Proiecțiile sunt comparate cu rezultatele științifice și dacă sunt suficient de fidele realității, sunt omologate. AlphaFold a generat un model evaluat cu 92,4 puncte de acuratețe, pe o scară de la 0 la 100, unde rata de eroare este de numai 16 picometri.
Algoritmul de inteligență artificială a interpretat o structură grafică a proteinei, folosind secvențe legate de evoluție, alinierea secvențelor multiple a proteinelor și o reprezentare a perechilor de reziduuri, pentru a-și rafina calculele. Algoritmul a fost antrenat folosind 170 de mii de structuri proteice, disponibile publicului larg.
Potrivit profesorului John Moult, șeful CASP, orice scor mai mare de 90 rivalizează cu rezultatele obținute prin metode experimentale: ”Problema aceasta, de pliere a proteinelor, ne-a dat bătăi de cap în ultima jumătate de secol și mă gândeam că nu voi apuca să văd o rezolvare. Să avem o soluție pentru asta este un moment special pentru mine”.
Realizările AlphaFold au fost recunoscute de cercetători reputați, între care Venki Ramakrishnan, laureat al Premiului Nobel, Dame Janet Thornton, director emerit la Institutul European de Bioinformatică sau Andrei Lupas, director al Institutului pentru Dezvoltare în Biologie la Institutul Max Planck.
DeepMind reunește o echipă multidisciplinară de ingineri, oameni de știință și experți, care dezvoltă împreună sisteme de inteligență artificială (AI) care să rezolve probleme complicate. La această inițiativă s-a alăturat și Google în 2014. Sundar Pichai, directorul executiv al Alphabet, compania-mamă a Google, a comentat și el: ”Este o descoperire impresionantă făcută de AI. Ne va ajuta să înțelegem mai bine cum funcționează aceste pietre de temelie ale vieții. Acest salt uriaș are implicații imediate, pentru că permite cercetătorilor să abordeze probleme dificile, de la viitoarele pandemii și până la măsuri de protecție a mediului”.
Cercetătorii rămân, însă, cu multe alte dileme: cum se organizează proteinele în structuri complexe, cum interacționează ele cu structurile de ADN, ARN și molecule de mici dimensiuni și cum să determine poziționarea exactă a lanțurilor de aminoacizi.
Sursa: SciTechDaily
Echipa Biziday nu a solicitat și nu a acceptat nicio formă de finanțare din fonduri guvernamentale. Spațiile de publicitate sunt limitate, iar reclama neinvazivă.
Dacă îți place ce facem, poți contribui tu pentru susținerea echipei Biziday.