בריאות
מחקר חדש מראה כיצד מודל AI יכול לספק תובנות לגבי מבני חלבון
מחקר חדש על אלגוריתמים של בינה מלאכותית (AI) שיוצא מאוניברסיטת יורק מאפשר למדענים לפתח מודלים שלמים יותר של מבני החלבון בגוף האדם. לכך יכולה להיות השפעה גדולה על עיצוב תרופות וחיסונים.
המחקר פורסם בכתב העת ביולוגיה מבנית ומולקולרית טבע.
עד 70 אחוז מהחלבונים האנושיים מוקפים ומכוסים בסוכר, ולכך יש השפעה על איך הם נראים ופועלים. וירוסים שעומדים מאחורי דברים כמו COVID-19 ואבולה מוגנים גם מאחורי סוכרים, והתוספת שלהם נקראת שינוי.
תוכנית בינה מלאכותית של AlphaFold
החוקרים פיתחו לראשונה תוכנה שמוסיפה רכיבי סוכר חסרים למודלים שנוצרו עם תוכנית בינה מלאכותית בשם AlphaFold, וזו אפשרה להם לחקור חלבונים עמוק יותר. AlphaFold נוצר על ידי DeepMind של גוגל, והוא מבצע תחזיות של מבני חלבון.
ד"ר ג'ון אגרי מהמחלקה לכימיה הוא מחבר בכיר של המחקר, שנערך לצד ד"ר אליסה פאדה וקרל א. פוגרטי מאוניברסיטת Maynooth. זה כלל גם את הרולדס בגדונס, שהוא סטודנט לדוקטורט במעבדה לביולוגיה מבנית של יורק.
"החלבונים של גוף האדם הם מכונות זעירות שבמיליארדים שלהן, מרכיבות את הבשר והעצמות שלנו, מעבירות את החמצן שלנו, מאפשרות לנו לתפקד ולהגן עלינו מפני פתוגנים. ובדיוק כמו שפטיש מסתמך על ראש מתכת כדי לפגוע בחפצים מחודדים כולל מסמרים, לחלבונים יש צורות והרכבים מיוחדים כדי לבצע את עבודתם", אמר ד"ר אגירי.
"לשיטת AlphaFold לחיזוי מבנה חלבון יש פוטנציאל לחולל מהפכה בזרימות העבודה בביולוגיה, ולאפשר למדענים להבין חלבון ואת ההשפעה של מוטציות מהר יותר מאי פעם".
"עם זאת, האלגוריתם אינו מתייחס לשינויים חיוניים המשפיעים על מבנה החלבון ותפקודם, מה שנותן לנו רק חלק מהתמונה. המחקר שלנו הראה שניתן לטפל בזה בצורה פשוטה יחסית, מה שמוביל לתחזית מבנית מלאה יותר".
ביצוע תחזיות מבנה מדויקות
באמצעות תוכנית AlphaFold החדשה ומסד הנתונים המקביל של מבני חלבון, צוות המדענים יכול לבצע תחזיות מבנה מדויקות עבור כל החלבונים האנושיים המוכרים, וזה צעד גדול קדימה בתחום.
"זה תמיד נהדר לראות שיתוף פעולה בינלאומי שנושא פרי, אבל זו רק ההתחלה עבורנו", המשיך ד"ר אגירי. "התוכנה שלנו שימשה בעבודת המבנה של הגליקן שעמדה בבסיס חיסוני ה-mRNA נגד SARS-CoV-2, אבל עכשיו יש כל כך הרבה יותר שאנחנו יכולים לעשות הודות לזינוק הטכנולוגי של AlphaFold. זה עדיין שלבים מוקדמים, אבל המטרה היא לעבור מתגובה לשינויים במגן גליקן לחזות אותם".
