Tá DeepMind ar tí na hEolaíochtaí Bitheolaíochta a Chlaochlú Trí Fhadhb Fillte Próitéine a Réiteach

Tá rannán AI Google DeepMind le déanaí rinneadh dul chun cinn suntasach chun ceann de na dúshláin is sine sa bhitheolaíocht a réiteach, ag ríomh cruth próitéine ó sheicheamh aimínaigéad. De réir an Dúlra, tá an poitéinseal ag an cinn chun réimsí na bitheolaíochta agus na ceimice a chlaochlú, rud a chuireann ar chumas eolaithe feidhm go leor próitéiní atá mistéireach faoi láthair a chinneadh.

Sainmhíníonn cruth próitéine a fheidhm, agus braitheann an chuid is mó de na feidhmeanna bitheolaíocha ar phróitéiní. "Fillte próitéin" an t-ainm a thugtar ar an bpróiseas a thiontaíonn slabhraí aimínaigéid isteach sna struchtúir thríthoiseacha a theastaíonn ó phrotionóis chun a gcuid feidhmeanna a chomhlíonadh. Más féidir le heolaithe an gaol idir seichimh aimínaigéad agus cruth na próitéiní a ghineann siad a chinneadh, féadfaidh siad a chinneadh cé na próitéiní a mbíonn tionchar acu ar phróisis bhitheolaíocha éagsúla.

Tugann eolaithe hipitéis go bhfuil ar a laghad 80,000 próitéin laistigh den phróitéam daonna, ach níl struchtúir aitheanta ach ag codán beag de na próitéiní seo. Is féidir leis an modh traidisiúnta chun cruth próitéine a chinneadh blianta de thurgnaimh saotharlainne a ghlacadh, fiú cumhacht halgartaim agus samhlacha eolaíocht ríomhaireachta a ghiaráil. Is féidir leis an obair a dhéanann DeepMind dlús mór a chur leis an bpróiseas chun struchtúir próitéin a fháil amach, ag cinneadh struchtúr próitéiní go hiontaofa i gcodán den ghnáth-am.

Chuir taighdeoirí ag DeepMind oiliúint ar a gcuid halgartaim ar bhunachar sonraí a chuimsigh thart ar 170,0000 seicheamh próitéine agus na cruthanna a fhreagraíonn do na seichimh sin. Cuireadh oiliúint ar na halgartaim a d'fhorbair na taighdeoirí ar idir 100 agus 200 GPU, agus thóg sé cúpla seachtain chun an próiseas oiliúna a chríochnú. Tugadh “AlphaFold” ar an tsamhail a d’fhorbair na taighdeoirí.

Feidhmíonn AlphaFold trí “algartam teannais”, ag tosú trí phíosaí beaga den phróitéin a nascadh le chéile agus ansin scálú suas chun codanna níos mó agus níos mó a nascadh. Rinneadh braislí beaga aimínaigéad a nascadh le chéile ar dtús, agus ansin d’fhéach an t-algartam bealaí a aimsiú chun na braislí sin a nascadh.

Rinne taighdeoirí AlphaFold iarracht ar dtús úsáid a bhaint as gnáth-halgartaim dhomhainfhoghlama ar shonraí géiniteacha agus struchtúracha chun an gaol idir aimínaigéid agus próitéiní a thuar. Ansin chruthaigh AlphaFold samhlacha comhthola do stíl na bpróitéiní. Nuair a bhí an iomarca teorainneacha ag baint leis an teicníc seo, rinne na taighdeoirí iarracht straitéis nua. Chruthaigh foireann taighde AlphaFold samhlacha oilte ar ghnéithe níos mó, agus an uair seo bhí na tuar tuairisceáin mhúnla acu maidir le struchtúr deiridh na sraitheanna próitéine.

Rinne an fhoireann innealtóireachta tástáil struis ar AlphaFold trína iontráil i gcomórtas ina mbíonn halgartaim ríomhaireachta in iomaíocht le chéile chun struchtúr próitéine ó sheichimh aimínaigéad a mheas. Ba é an comórtas “Measúnú Criticiúil ar Thuar Struchtúr Próitéine” nó PSCC. Cuirtear 100 seicheamh aimínaigéad ar fáil do rannpháirtithe an chomórtais agus caithfidh a gcuid samhlacha struchtúr na bpróitéiní a oibriú amach. Ní hamháin gur bhain AlphaFold amach na samhlacha ríomhaireachta eile ó thaobh cruinnis de, ach d’fheidhmigh sé inchomparáide leis na teicnící samhaltaithe traidisiúnta, saotharlann-bhunaithe. Bhí scór airmheánach deiridh AlphaFold thart ar 92 as 100, agus sannadh scór 90 ar mhodhanna trialacha bunaithe ar shaotharlann. Thit scór airmheán AlphaFold go 87 faoin gcéad ar na próitéiní is deacra.

De réir Príomhfheidhmeannach DeepMind agus comhbhunaitheoir Demis Hassabis, tá an chuideachta ag déanamh pleananna cheana féin chun rochtain a thabhairt do thaighdeoirí ar AlphaFold, agus tá eolaithe ó Institiúid Max Planck um Bitheolaíocht Forbartha ag baint úsáide as an tsamhail cheana féin chun struchtúir próitéin a raibh siad ag obair orthu le breis agus deich mbliana a fháil amach.

Janet Thornton, stiúrthóir emeritus na hInstitiúide Eorpaí Bithfhaisnéisíochta, a luadh trí ScienceMag ag rá go n-athróidh éachtaí DeepMind “todhchaí na bitheolaíochta struchtúracha agus an taighde próitéine”. Idir an dá linn, bitheolaí ag Ollscoil Maryland, Shady Grove, a deir John Moult nár shíl sé riamh nach réiteofaí an fhadhb fillte próitéine sa saolré seo.

Cé nach dócha go n-athróidh AlphaFold modhanna traidisiúnta turgnamhacha chun struchtúir phróitéin a fhionnadh go hiomlán, d'fhéadfadh sé an luas a aimsítear struchtúir próitéin a mhéadú go mór. D'fhéadfadh go mbeadh níos lú sonraí turgnamhacha ardcháilíochta ag teastáil ó thaighdeoirí chun struchtúr próitéine a chinneadh, agus tá rochtain ag taighdeoirí cheana féin ar líon mór sonraí genomic a d'fhéadfaí a aistriú go struchtúir ag baint úsáide as réitigh AlphaFold.