Wielkie WOW w biologii. Sztuczna inteligencja świetnie przewiduje strukturę 3D białek [E13]

Wielkie WOW w biologii. Sztuczna inteligencja świetnie przewiduje strukturę 3D białek [E13]

Białka to podstawa. Są w każdej komórce naszego ciała i pełnią rozmaite funkcje. Budują, transportują, odbierają sygnały, powodują ruch… W uproszczeniu, to takie sznurki, składające się z aminokwasów. Ale – co fascynujące – sama informacja o tym, z jakich aminokwasów składa się białko, nie wystarcza do zrozumienia, jaką funkcję pełni. Potrzebna jest wiedza o jego przestrzennej strukturze.

I teraz, skąd to „wow” w tytule.

To jest tak ważne, że istnieje specjalny konkurs CASP (Critical Assessment of Protein Structure Prediction) na przewidywanie struktury 3D białek. Najpierw zespoły doświadczalne starają się otrzymać ich strukturę w laboratorium. To co im wyjdzie jest wzorem. Następnie grupy teoretyczne próbują na podstawie sekwencji (kolejności) aminowaksów przewidzieć, jak białko wygląda w trzech wymiarach. Następnie porównuje się wyniki.

Pod koniec zeszłego roku, AlphaFold 2 program firmy DeepMind (kupionej przez Google’a) zostawił konkurencję w CASP daleko w tyle. Program potrafił przewidzieć ze znakomitą dokładnością (ok. 90% zgodności) strukturę 2/3 białek. – To było to wow! – mówi w podcaście dr hab. Joanna Sułkowska, prof. Uniwersytetu Warszawskiego, kierująca Interdyscyplinarnym Laboratorium Modelowania Układów Biologicznych.

Zobaczcie przykład, kolor zielony to wynik z laboratorium, niebieski z obliczeń programu:

Dlaczego to ważne? Jeśli będziemy dysponować oprogramowaniem, które będzie szybko i dobrze przewidywało strukturę białek, nie będziemy musieli żmudnie jej sprawdzać w laboratoriach (albo będziemy mogli robić to rzadziej). Będzie sprawniej i taniej, co może się przełożyć na lepsze opracowywanie leków. Albo pozwoli na stworzynie enzymu zjadającego plastik. I wiele innych możłiwości. To może być naprawdę krok w stronę rewolucji.

W tym filmiku DeepMind zgrabnie to wyjaśnia:

Ten odcinek jest dla mnie szczególną przyjemnością, bo mogę w nim porozmawiać z jedną z tych badaczek, które zrobiły na mnie największe wrażenie. Jest mądra, konsekwentna, zdolna, pracowita i pracuje na pograniczu biologii, fizyki i chemii. Zaprawdę, do takich osób należy przyszłość nauki. Musicie koniecznie posłuchać prof. Sułkowskiej!

Przygotowanie każdego odcinka to wiele godzin pracy. Jeśli podobał Wam się ten podcast – możecie go wesprzeć w serwisie Patronite. Dzięki!

Obrazek ilustracyjny: białko hemoglobina, Wikipedia; Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Created with en:pymol from en:PDB enzyme