DeepMind يكشف عن بنية 200 مليون بروتين في تقدم العلوم | العقل العميق

لقد فهم الذكاء الاصطناعي بنية كل بروتين معروف للعلم ، مما يمهد الطريق لتطوير عقاقير أو تقنيات جديدة لمواجهة التحديات العالمية مثل المجاعة أو التلوث.

البروتينات هي لبنات بناء الحياة. تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية ، مطوية في أشكال معقدة ، يحدد هيكلها ثلاثي الأبعاد وظيفتها إلى حد كبير. بمجرد أن تعرف كيف ينثني البروتين ، يمكنك البدء في فهم كيفية عمله وكيفية تغيير سلوكه. على الرغم من أن الحمض النووي يوفر التعليمات لبناء سلسلة من الأحماض الأمينية ، فإن التنبؤ بكيفية تفاعلها لتشكيل نمط ثلاثي الأبعاد أمر صعب ، وحتى وقت قريب ، لم يفهم العلماء سوى جزء بسيط من 200 متر أو نحو ذلك من البروتينات المعروفة للعلم.

في نوفمبر 2020 ، فريق الذكاء الاصطناعي العقل العميق أعلنت أنها طورت برنامجًا يسمى AlphaFold يمكنه التنبؤ بسرعة بهذه المعلومات باستخدام خوارزمية. منذ ذلك الحين ، تم سحق الجينوم الخاص به من خلال الشفرات الجينية لكل كائن حي متسلسل ، وتوقع هياكل مئات الملايين من البروتينات التي تحتويها مجتمعة.

في العام الماضي ، نشرت DeepMind هياكل بروتينية لـ 20 نوعًا – بما في ذلك يعبر البشر عن ما يقرب من 20 ألف بروتين – في المركز المفتوح قاعدة البيانات. الآن أكمل العمل ونشر الهياكل المتوقعة لأكثر من 200 مليون بروتين.

“بشكل أساسي ، يمكنك التفكير في الأمر على أنه يغطي عالم البروتين بأكمله. ويتضمن الهياكل التنبؤية للنباتات والبكتيريا والحيوانات والعديد من الأنواع الأخرى ، مما يفتح فرصًا جديدة هائلة لـ Alphafold في القضايا الحرجة مثل الاستدامة وانعدام الأمن الغذائي والأمراض المهملة ،” قال ديميس حسابيس ، الرئيس التنفيذي.

يستخدم العلماء بالفعل بعض توقعاته السابقة لتطوير عقاقير جديدة. في مايو ، قاد الباحثين البروفيسور ماثيو هيغينز في جامعة أكسفورد أعلن استخدموا نماذج alphafoldin لتحديد بنية بروتين رئيسي لطفيل الملاريا ، وللتعرف على الأماكن التي يمكن أن تتحد فيها الأجسام المضادة التي يمكن أن تمنع انتشار الطفيلي.

قال هيغينز: “في السابق ، استخدمنا تقنية تسمى علم البلورات البروتيني لمعرفة كيف يبدو هذا الجزيء ، ولكن نظرًا لأنه ديناميكي للغاية ومتحرك ، لم نتمكن من التقاطه”. “عندما أخذنا نماذج alphafold ودمجناها مع هذا الدليل التجريبي ، أصبح الأمر منطقيًا فجأة. يمكن الآن استخدام هذه الرؤية لتصميم لقاحات محسّنة تحث على أجسام مضادة أكثر فاعلية لمنع النقل.

يتم استخدام عينات Alphafold من قبل العلماء في مركز اكتشاف الإنزيم بجامعة بورتسموث لتحديد الإنزيمات من العالم الطبيعي التي يمكن تكييفها لهضم البلاستيك وإعادة تدويره. قال المؤلف الرئيسي البروفيسور جون ماكيهان: “لقد استغرقنا وقتًا طويلاً للتعمق في قاعدة البيانات الهيكلية الضخمة هذه ، لكننا فتحنا سلسلة كاملة من الأشكال ثلاثية الأبعاد الجديدة التي يمكن أن تكسر البلاستيك”. عمل. “كان هناك تحول كامل في النموذج. يمكننا حقًا تسريع ما نذهب إليه من هنا – ويساعد في توجيه هذه الموارد الثمينة إلى الأشياء المهمة.

البروفيسور دام جانيت ثورنتون ، قائدة المجموعة وكبير العلماء الجزيئي الأوروبي مادة الاحياء قال المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية التابع للمختبر: “تم استخدام تنبؤات بنية البروتين Alphafold بالفعل بطرق لا تعد ولا تحصى. أتوقع أن يؤدي هذا التحديث الأخير إلى إطلاق سيل من الاكتشافات الجديدة والمثيرة في الأشهر والسنوات المقبلة ، وذلك بفضل البيانات المتاحة للجميع استعمال.”