Νέα έρευνα δείχνει πώς η μοντελοποίηση του AI μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις δομές των πρωτεϊνών

Νέα έρευνα για τους αλγορίθμους της τεχνητής νοημοσύνης (AI) από το Πανεπιστήμιο του Γιορκ επιτρέπει στους επιστήμονες να αναπτύξουν πιο ολοκληρωμένα μοντέλα των δομών των πρωτεϊνών στο ανθρώπινο σώμα. Αυτό μπορεί να έχει μεγάλη επίδραση στον σχεδιασμό θεραπευτικών και εμβολίων.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Structural and Molecular Biology.

Μέχρι το 70% των ανθρώπινων πρωτεϊνών είναι είτε περιβαλλόμενα και σκεπασμένα με ζάχαρη, και αυτό έχει επίδραση στον τρόπο που φαίνονται και λειτουργούν. Οι ιοί που είναι πίσω από πράγματα όπως το COVID-19 και το Έμπολα είναι προστατευμένοι από ζάχαρη επίσης, και η προσθήκη τους ονομάζεται τροποποίηση.

Программа AlphaFold AI

Οι ερευνητές αναπτύξαν πρώτα λογισμικό που προσθέτει λείπουσες ζαχαρώδεις συστατικά σε μοντέλα που δημιουργήθηκαν με ένα πρόγραμμα AI που ονομάζεται AlphaFold, και αυτό τους επέτρεψε να μελετήσουν τις πρωτεΐνες πιο sâu. Το AlphaFold δημιουργήθηκε από την Google’s DeepMind, και εκτελεί προβλέψεις των δομών των πρωτεϊνών.

Ο Δρ. Jon Agiree από το Τμήμα Χημείας είναι ο senior συγγραφέας της έρευνας, η οποία διεξήχθη μαζί με τον Δρ. Elisa Fadda και τον Carl A. Fogarty από το Πανεπιστήμιο του Maynooth. Συμμετείχε επίσης ο Haroldas Bagdonas, ο οποίος είναι φοιτητής διδακτορικού στο Εργαστήριο Στρατηγικής Βιολογίας του Γιορκ.

“Οι πρωτεΐνες του ανθρώπινου σώματος είναι μικρά μηχανήματα που σε δισεκατομμύρια, αποτελούν το σάρκα και τα οστά μας, μεταφέρουν τον οξυγόνο μας, μας επιτρέπουν να λειτουργούμε και μας προστατεύουν από τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Και όπως ένα σφυρί εξαρτάται από einen μεταλλικό κεφαλή για να χτυπήσει σημεία, συμπεριλαμβανομένων των καρφών, οι πρωτεΐνες έχουν εξειδικευμένες μορφές και συνθέσεις για να κάνουν τη δουλειά τους”, είπε ο Δρ. Agiree.

“Η μέθοδος AlphaFold για την πρόβλεψη της δομής των πρωτεϊνών έχει τη δυνατότητα να επανακαθορίσει τις ροές εργασίας στη βιολογία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να κατανοήσουν μια πρωτεΐνη και την επίδραση των μεταλλαγών γρηγορότερα από ποτέ.”

“Ωστόσο, ο αλγόριθμος δεν λαμβάνει υπόψη τις απαραίτητες τροποποιήσεις που επηρεάζουν τη δομή και τη λειτουργία της πρωτεΐνης, γεγονός που μας δίνει μόνο ένα μέρος της εικόνας. Η έρευνά μας έχει δείξει ότι αυτό μπορεί να αντιμετωπιστεί με σχετικά απλό τρόπο, οδηγώντας σε μια πιο ολοκληρωμένη δομική πρόβλεψη.”

Κατασκευή Ακριβών Προβλέψεων Δομής

Μέσω του νέου προγράμματος AlphaFold και της αντίστοιχης βάσης δεδομένων των δομών των πρωτεϊνών, η ομάδα των επιστημόνων μπορεί να κάνει ακριβείς προβλέψεις της δομής για όλες τις γνωστές ανθρώπινες πρωτεΐνες, γεγονός που αποτελεί einen σημαντικό βήμα στην περιοχή.

“Είναι πάντα ωραίο να βλέπεις μια διεθνή συνεργασία να μεγαλώνει και να καρποφορεί, αλλά αυτό είναι μόνο η αρχή για μας”, συνέχισε ο Δρ. Agiree. “Το λογισμικό μας χρησιμοποιήθηκε στη δομική εργασία των γλυκανών που υποστήριξε τα εμβόλια mRNA κατά του SARS-CoV-2, αλλά τώρα υπάρχει πολύ περισσότερα που μπορούμε να κάνουμε χάρη στο τεχνολογικό άλμα του AlphaFold. Είναι ακόμη στις πρώτες φάσεις, αλλά ο στόχος είναι να προχωρήσουμε από την αντίδραση στις αλλαγές σε ένα γλυκανικό θώρακα σε προβλέψεις τους.”