Nova Pesquisa Mostra Como a Modelagem de IA Pode Fornecer Visão Geral das Estruturas de Proteínas

Nova pesquisa sobre algoritmos de inteligência artificial (IA) desenvolvida na Universidade de York está permitindo que os cientistas desenvolvam modelos mais completos das estruturas de proteínas no corpo humano. Isso pode ter um grande impacto no design de terapias e vacinas.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Structural and Molecular Biology.

Até 70 por cento das proteínas humanas são cercadas e estruturadas com açúcar, e isso afeta como elas se parecem e agem. Vírus que estão por trás de coisas como COVID-19 e Ebola também são protegidos por açúcares, e a adição deles é chamada de modificação.

Programa de IA AlphaFold

Os pesquisadores primeiro desenvolveram um software que adiciona componentes de açúcar ausentes a modelos criados com um programa de IA chamado AlphaFold, e isso permitiu que eles estudem as proteínas mais profundamente. O AlphaFold foi criado pelo Google’s DeepMind, e ele realiza previsões das estruturas de proteínas.

O Dr. Jon Agiree, do Departamento de Química, é o autor sênior da pesquisa, que foi realizada ao lado do Dr. Elisa Fadda e Carl A. Fogarty, da Universidade de Maynooth. Também envolveu Haroldas Bagdonas, que é um estudante de doutorado no Laboratório de Biologia Estrutural de York.

“As proteínas do corpo humano são máquinas minúsculas que, em bilhões, compõem nossa carne e ossos, transportam nosso oxigênio, nos permitem funcionar e nos defendem de patógenos. E assim como um martelo depende de uma cabeça de metal para atingir objetos pontiagudos, incluindo pregos, as proteínas têm formas e composições especializadas para realizar seus trabalhos”, disse o Dr. Agiree.

“O método AlphaFold para previsão de estruturas de proteínas tem o potencial de revolucionar os fluxos de trabalho na biologia, permitindo que os cientistas entendam uma proteína e o impacto de mutações mais rápido do que nunca.”

“No entanto, o algoritmo não leva em conta modificações essenciais que afetam a estrutura e a função da proteína, o que nos dá apenas parte da imagem. Nossa pesquisa mostrou que isso pode ser abordado de uma maneira relativamente simples, levando a uma previsão estrutural mais completa.”

Fazendo Previsões de Estruturas Precisas

Através do novo programa AlphaFold e do banco de dados correspondente de estruturas de proteínas, a equipe de cientistas pode fazer previsões de estruturas precisas para todas as proteínas humanas conhecidas, o que é um grande passo adiante no campo.

“É sempre ótimo assistir a uma colaboração internacional crescer e dar frutos, mas isso é apenas o começo para nós”, continuou o Dr. Agiree. “Nosso software foi usado no trabalho estrutural de glicanos que fundamentou as vacinas de mRNA contra o SARS-CoV-2, mas agora há muito mais que podemos fazer graças ao salto tecnológico do AlphaFold. Ainda estamos nos estágios iniciais, mas o objetivo é mudar de reagir a mudanças na proteção de glicanos para antecipá-las.”