Proteine sind für fast jeden grundlegenden biologischen Prozess, der für das Leben notwendig ist, von entscheidender Bedeutung. Sie schaffen und erhalten die Form von Zellen und dienen sowohl als Signal als auch als Empfänger für die zelluläre Kommunikation. Proteine bestehen aus langen Ketten von Aminosäuren und führen ihre Funktionen ausvielfältige Aufgaben, indem sie sich in präzise 3D-Strukturen falten, die bestimmen, wie sie funktionieren und mit anderen Molekülen interagieren.
VERBINDUNG: SOLLTEN WIR KÜNSTLICHE INTELLIGENZ FURCHTEN
Weil ihre genaue Form für ihre Funktion so wichtig ist, ist die Erforschung der genauen Form eine zentrale Aufgabe der Molekularbiologie. Diese Aufgabe ist besonders wichtig für die Entwicklung lebensrettender und lebensverändernder Medikamente. Vorhersage, wie sich Proteine basierend auf ihrer Form faltenDie Aminosäuresequenz wurde in den letzten Jahren durch Berechnungsmethoden weiterentwickelt.
KI öffnet Türen für superschnelle Vorhersagen
Aber selbst mit großen Schritten nach vorne sind die Methoden in Umfang und Umfang der Proteine, die vorhergesagt werden können, begrenzt. Neue Forschungen aus Harvard können jedoch ändern, dass ein Wissenschaftler aus der Harvard Medical Schule verwendet eine Form der künstlichen Intelligenz KI, um die Struktur theoretisch jedes Proteins basierend auf seiner Aminosäuresequenz vorherzusagen.
Die KI-Methoden sind als Deep Learning bekannt und könnten die aktuellen Vorhersagemethoden verbessern, indem sie mit derselben Genauigkeit millionenfach schneller gemacht werden. Der Systembiologe Mohammed AlQuraishi hat seine Forschungen zur Verwendung von KI bei der Vorhersage der Proteinform in Cell Systems on veröffentlicht17. April. "Die Proteinfaltung war im letzten halben Jahrhundert eines der wichtigsten Probleme für Biochemiker, und dieser Ansatz stellt eine grundlegend neue Art dar, diese Herausforderung anzugehen." sagte AlQuraishi, Dozent für Systembiologie am Blavatnik-Institut der HMS und Fellow im Labor für Systempharmakologie.
Noch ein langer Weg
"Wir haben jetzt eine ganz neue Perspektive, um die Proteinfaltung zu erforschen, und ich denke, wir haben gerade erst begonnen, die Oberfläche zu kratzen." Proteine werden aus einer Bibliothek von 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut. Diese verschiedenen Aminosäuren können man sich vorstellenwie Buchstaben in einem Alphabet, die zu Wörtern, Sätzen, Absätzen und größeren Texten kombiniert werden können. Im Gegensatz zu einer flachen Seite sind Aminosäuren physische Objekte, die im Raum positioniert sind und deren Ketten Schleifen, Spiralen, Blätter und Drehungen bilden.
Trotz intensiver Bemühungen von Wissenschaftlern seit mehr als vier Jahrzehnten ist es nicht gelungen, diese komplexen Formen schnell und kostengünstig vorherzusagen. Die neue KI-Methode könnte die Türen öffnen, um Krankheiten zu verstehen und Wege zu finden, um sie zu bekämpfen.
Forschung geht weiter
"Das Besondere an dem Problem ist, dass es ziemlich einfach zu sagen ist: Nehmen Sie eine Sequenz und finden Sie die Form heraus", sagte AlQuraishi. "Ein Protein beginnt als unstrukturierte Zeichenfolge, die eine 3D-Form annehmen muss, und das MöglicheFormen, in die sich eine Schnur falten kann, sind riesig. Viele Proteine sind Tausende von Aminosäuren lang, und die Komplexität übersteigt schnell die Kapazität der menschlichen Intuition oder sogar der leistungsstärksten Computer. "
Die neue Methode ist vielversprechend. In ihrer derzeitigen Form ist sie noch nicht für die Entdeckung oder das Design von Arzneimitteln geeignet, wird jedoch weiterhin von AlQuraishi und anderen in seinem Labor optimiert.