Izvor: B92, 06.Dec.2020, 10:54

Jedna od najvećih bioloških misterija "uglavnom rešena“ uz pomoć veštačke inteligencije

Očekuje se da napredak ubrza istraživanje o borbi protiv bolesti među kojima je u Kovid-19.

Jedna od najvećih misterija u biologiji u velikoj meri je rešena uz pomoć veštačke inteligencije, saopštili su eksperti.

Predviđanje na koji način se proteini savijaju u jedinstvene trodimenzionalne oblike zbunjivalo je naučnike pola veka.

DipMajnd, londonska laboratorija koja koristi veštačku >> Pročitaj celu vest na sajtu B92 << inteligenciju, u velikoj meri je rešila ovaj problem, kažu organizatori izuzetnog naučnog takmičenja.

Bolje razumevanje oblika proteina moglo bi da odigra ključnu ulogu u izradi novih lekova za lečenje raznih bolesti.

Proteini su prisutni u svim živim bićima, u kojima igraju ključnu ulogu u hemijskim procesima od suštinske važnosti za život.

Napravljeni od niza aminokiselina, oni se savijaju na bezbroj mogućih načina u složene oblike koji sa sobom nose ključ za način na koji obavljaju vitalne funkcije.

Mnoge bolesti povezane su sa ulogama proteina u katalizi hemijskih reakcija (enzimi), borbi protiv bolesti (antitela) ili ulozi hemijskih glasnika (hormoni kao što je insulin).

"Čak i sićušna preslaganja ovih vitalnih molekula mogu da imaju katastrofalne posledice po naše zdravlje, tako da je jedan od najefikasnijih načina da se razume neka bolest i pronađu novi načini za lečenje da se prouče proteini koji u njoj učestvuju", kaže doktor Džon Molt sa Univerziteta u Merilendu, u SAD, predsedavajuća veća naučnih arbitara.

"Postoje desetine hiljada ljudskih proteina i mnogo milijardi njih u drugim vrstama, uključujući bakterije i viruse, ali za određivanje oblika samo jednog potrebna je skupa oprema i može da potraje godinama."

Kristijan Anfinsen je 1972. godine dobio Nobelovu nagradu za rad koji je pokazao da je moguće odrediti oblik proteina na osnovu sekvence aminokiselina od kojih je sačinjen.

Svake dve godine, veliki broj timova iz više od 20 zemalja uz pomoć kompjutera naslepo pokušava da predvidi oblike setova od oko 100 proteina na osnovu njihovih sekvenci aminokiselina.

Istovremeno, biolozi izrađuju 3D strukture u laboratoriji uz pomoć tradicionalnih tehnika kao što je rendgenska kristalografija i NMR spektroskopija, koji određuju lokaciju svakog atoma u odnosu jedne na druge u njihovom molekulu proteina.

Tim naučnika iz Kaspa (Eksperiment na nivou zajednice za kritičku procenu tehnika za predviđanje proteinske strukture) potom poredi ova predviđanja sa 3D strukturama napravljenim uz pomoć eksperimentalnih metoda.

U najnovijoj rundi takmičenja, Kasp-14, AlfaFold je odredio oblik oko dve trećine proteina sa tačnošću koja može da se poredi sa laboratorijskim eksperimentima.

Arbitri su rekli da je tačnost oblika većine drugih proteina takođe bila visoka, mada ne sasvim na tom nivou.

AlfaFold je zasnovan na konceptu zvanom duboko učenje.

U tom procesu, struktura savijenih proteina predstavljena je prostornim grafikonom.

Program potom "uči" koristeći informacije o 3D oblicima poznatih proteina koji se čuvaju u Javnoj bazi podataka o proteinima.

Program veštačke inteligencije uspeo je da uradi za svega nekoliko dana ono za šta su u laboratoriji potrebne godine.

Poznavanje 3D strukture proteina važno je za pravljenje lekova i razumevanje ljudskih bolesti, uključujući rak, demenciju i zarazne bolesti.

Jedan primer je Kovid-19, u čijem slučaju su naučnici proučavali na koji način šiljasti protein na površini virusa Sars-CoV-2 ima interakciju sa receptorima u ljudskim ćelijama.

Profesor Endrju Martin sa Univerzitetskog koledža u Londonu (UCL), bivši učesnik u Kapsu i sadašnji arbitar, kaže za BBC da "razumevanje kako se proteinska sekvenca savija u tri dimenzije zaista je jedno od suštinskih pitanja biologije."

"Čitav način na koji funkcioniše protein zavisi od njegove trodimenzionalne strukture, a funkcionisanje proteina važno je za sve što se tiče zdravlja i bolesti."

I drugi naučnici će želeti da prouče podatke da bi odredili koliko je precizan ovaj metod veštačke inteligencije i koliko dobro funkcioniše na nivou detalja.

I dalje postoji veliki jaz u znanju, uključujući shvatanje kako se više proteina uklapa jedan u drugi i kako proteini vrše interakciju sa drugim molekulima kao što su DNK i RNK.

"Sad kad je problem uz velikoj meri rešen za pojedinačne proteine, otvoren je put razvoju novih metoda za određivanje oblika proteinskih kompleksa - kolekcija proteina koji sarađuju da bi oblikovali najveći deo mašinerije života i druge aplikacije", kaže doktor Krištafovič.

Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

Izvor: BBC News na srpskom

Nastavak na B92...

Nezavisne Novine: Savijanje proteina riješeno uz pomoć vještačke inteligencije

B92: Mučilo je naučnike pola veka - sada su našli rešenje