ИИ расшифровал структуры всех известных науке белков
Белки — без преувеличения самый важный элемент жизни. Из них построены все живые организмы, они обеспечивают работу иммунитета и нормальное протекание биологических процессов. При этом функции белка определяет его форма, расшифровать которую в большинстве случаев сложно и дорого. Однако ученые нашли выход: можно использовать методы искусственного интеллекта. Так, с помощью программы AplhaFold исследователям удалось расшифровать трехмерные структуры почти всех известных науке белков. Бесплатная база данных была обнародована 28 июля 2022 года.
Исследователи из лондонской компании DeepMind и Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI) составили базу данных из 200 млн форм белков 1 млн видов. На данный момент это почти все белки, известные науке. В расшифровке структур ученым помогла выпущенная в июле 2021 года облачная вычислительная сеть (AI Network) — AlphaFold. Она изучает известные генетические коды организмов и на их основе предсказывает структуры продуцируемых этими организмами белков. Накапливая знания, программа сопоставляет новые данные с уже имеющимися в базе. Сейчас AlphaFold определяет форму белка за минуты и с очень высокой точностью.
Белок — это полимер, состоящий из звеньев — аминокислот. Первичная, линейная структура белка зашифрована в ДНК, но в организмах он находится в трехмерном, свернутом состоянии. При этом для каждой молекулы существует 10 300 возможных трехмерных структур, но в организме молекула белка в норме принимает одну правильную форму. Если пытаться угадать структуру белка, перебирая возможные варианты, потребуется больше времени, чем существует Вселенная. А экспериментальные методы — рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия — трудоемки и дорогостоящи.
Форма белка во многом определяет его функции, поэтому если выяснить, в какую структуру складывается белок, можно понять, как он работает, и даже изменить его свойства. И уже сейчас AlphaFold используют на практике. Например, с помощью нее удалось улучшить вакцину против малярийного плазмодия, разработать новые способы защиты животных от болезней, найти новые потенциальные лекарственные соединения и ферменты для решения экологических проблем.
Фото на обложке: Unsplash
