ИИ позволил совершить «ошеломляющий шаг вперед» в решении одной из главных проблем биологии
Предсказание структуры алгоритмом AlphaFold
В четверг ученые из DeepMind и the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) выложили в открытый доступ самую исчерпывающую базу данных по белковым структурам AlphaFold. В ней уже более 350,000 белков из 20 организмов, включая человека.
Исследование опубликовано в Nature. Коротко о нем рассказывает Science Alert.
Нам уже известен геном человека — то есть полная последовательность ДНК. Однако протеом — совокупность всех белков — остается недоизученным. Сложно выяснить, какую конечную форму примет белок (то есть как он свернется). За 50 лет ученые экспериментально определили только 17% протеома человека.
Программа AlphaFold решила полувековую проблему. Дело в том, что трехмерная структура белка определяется его аминокислотной последовательностью. Но белок может принять астрономическое количество форм! Поэтому проблема частично заключалась в вычислительной мощности. Задача была настолько сложной, что в 1969 году американский биолог Сирил Левинталь предположил: для перечисления всех возможных конфигураций белка потребуется больше времени, чем возраст известной Вселенной.
Исследователи использовали машинное обучение, чтобы создать новую базу данных. Программа AlphaFold точно предсказывает форму белков на основе их аминокислотных последовательностей.
Искусственный интеллект обучили на 170 000 известных белковых структурах. Затем программа спрогнозировала 58% всех белков в протеоме человека. То есть за одну ночь ИИ удвоил число известных белковых структур.
У программы огромный потенциал. Она уже используется для борьбы с устойчивостью к антимикробным препаратам. С ее помощью выясняют, как вирус, вызывающий COVID-19, связывается с клетками человека. В дальнейшем AlphaFold поможет исследовать генетические заболевания и даже создавать более засухоустойчивые культуры.
«Эта вычислительная работа — ошеломляющий прогресс в решении проблемы свертывания белка, грандиозной задачи биологии 50-летней давности. Программа появилась заметно раньше, чем предсказывали многие специалисты. Будет интересно увидеть, как она кардинально поменяет биологические исследования», — сказал Венки Рамакришнан, лауреат Нобелевской премии по химии 2009 года.
«Никто не мог предположить, что эта технология настолько ускорит наше исследовании, — говорит профессор структурной биологии Джон МакГихан, который уже применяет программу в своей работе, — За выходные AlphaFold сделала то, на что у нас занимало месяцы и годы».
ИИ подарил возможность совершить прорыв в биоинженерии
Искусственный интеллект нашёл неизвестного предка человека
