Penelitian Baru Menunjukkan Bagaimana Pemodelan AI Dapat Memberikan Wawasan tentang Struktur Protein

Penelitian baru tentang algoritma kecerdasan buatan (AI) yang keluar dari Universitas York memungkinkan ilmuwan untuk mengembangkan model yang lebih lengkap tentang struktur protein dalam tubuh manusia. Ini dapat memiliki dampak besar pada desain terapi dan vaksin. 

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Nature Structural and Molecular Biology.

Hingga 70 persen protein manusia dikelilingi dan disokong oleh gula, dan ini mempengaruhi bagaimana mereka terlihat dan bertindak. Virus yang menyebabkan penyakit seperti COVID-19 dan Ebola juga dilindungi oleh gula, dan penambahan gula disebut modifikasi.

Program AI AlphaFold

Peneliti pertama kali mengembangkan perangkat lunak yang menambahkan komponen gula yang hilang ke model yang dibuat dengan program AI yang disebut AlphaFold, dan ini memungkinkan mereka untuk mempelajari protein lebih dalam. AlphaFold dibuat oleh Google’s DeepMind, dan itu melakukan prediksi struktur protein. 

Dr. Jon Agiree dari Departemen Kimia adalah penulis senior penelitian, yang dilakukan bersama dengan Dr. Elisa Fadda dan Carl A. Fogarty dari Maynooth University. Ini juga melibatkan Haroldas Bagdonas, yang merupakan mahasiswa PhD di York Structural Biology Laboratory. 

“Protein dalam tubuh manusia adalah mesin kecil yang dalam jumlah miliaran, membentuk daging dan tulang kita, mengangkut oksigen kita, memungkinkan kita berfungsi, dan melindungi kita dari patogen. Dan sama seperti palu yang mengandalkan kepala logam untuk memukul benda-benda yang tajam, termasuk paku, protein memiliki bentuk dan komposisi yang khusus untuk melakukan pekerjaan mereka,” kata Dr. Agiree.

“Metode AlphaFold untuk prediksi struktur protein memiliki potensi untuk merevolusi alur kerja dalam biologi, memungkinkan ilmuwan untuk memahami protein dan dampak mutasi lebih cepat dari sebelumnya.”

“Namun, algoritma ini tidak memperhitungkan modifikasi yang penting yang mempengaruhi struktur dan fungsi protein, yang memberikan kita hanya sebagian dari gambaran. Penelitian kami telah menunjukkan bahwa ini dapat diatasi dengan cara yang relatif sederhana, menghasilkan prediksi struktural yang lebih lengkap.”

Membuat Prediksi Struktur yang Akurat

Melalui program AlphaFold baru dan database struktur protein yang sesuai, tim ilmuwan dapat membuat prediksi struktur yang akurat untuk semua protein manusia yang diketahui, yang merupakan langkah besar dalam bidang ini. 

“Selalu menyenangkan untuk melihat kolaborasi internasional tumbuh dan menghasilkan buah, tetapi ini hanya awal bagi kami,” lanjut Dr. Agiree. “Perangkat lunak kami digunakan dalam pekerjaan struktural glikan yang mendukung vaksin mRNA melawan SARS-CoV-2, tetapi sekarang ada banyak hal yang dapat kami lakukan berkat lompatan teknologi AlphaFold. Ini masih awal, tetapi tujuan kami adalah untuk bergerak dari mereaksi perubahan dalam perisai glikan ke mengantisipasi mereka.”