O nouă cercetare arată cum modelarea AI poate oferi o perspectivă asupra structurilor proteinelor

Noile cercetări privind algoritmii de inteligență artificială (AI) care provin de la Universitatea din York le permit oamenilor de știință să dezvolte modele mai complete ale structurilor proteinelor din corpul uman. Acest lucru poate avea un impact mare asupra designului de terapii și vaccinuri. 

Cercetarea a fost publicată în jurnal Biologie structurală și moleculară a naturii.

Până la 70 la sută din proteinele umane sunt fie înconjurate și schelete cu zahăr, iar acest lucru are un impact asupra modului în care arată și acționează. Virușii care se află în spatele unor lucruri precum COVID-19 și Ebola sunt protejați și în spatele zaharurilor, iar adăugarea acestora se numește modificare.

Programul AlphaFold AI

Cercetătorii au dezvoltat mai întâi un software care adaugă componente de zahăr lipsă modelelor create cu un program AI numit AlphaFold, iar acest lucru le-a permis să studieze proteinele mai profund. AlphaFold a fost creat de DeepMind de la Google și efectuează predicții ale structurilor proteinelor. 

Dr. Jon Agiree de la Departamentul de Chimie este autorul principal al cercetării, care a fost efectuată împreună cu Dr. Elisa Fadda și Carl A. Fogarty de la Universitatea Maynooth. A implicat, de asemenea, Haroldas Bagdonas, care este doctorand la Laboratorul de biologie structurală din York. 

„Proteinele corpului uman sunt mașini minuscule care, în miliardele lor, alcătuiesc carnea și oasele noastre, ne transportă oxigenul, ne permit să funcționăm și ne apără de agenți patogeni. Și la fel cum un ciocan se bazează pe un cap de metal pentru a lovi obiecte ascuțite, inclusiv cuie, proteinele au forme și compoziții specializate pentru a-și îndeplini treaba”, a spus dr. Agiree.

„Metoda AlphaFold pentru predicția structurii proteinelor are potențialul de a revoluționa fluxurile de lucru în biologie, permițând oamenilor de știință să înțeleagă o proteină și impactul mutațiilor mai repede decât oricând.”

„Cu toate acestea, algoritmul nu ține cont de modificările esențiale care afectează structura și funcția proteinelor, ceea ce ne oferă doar o parte din imagine. Cercetările noastre au arătat că acest lucru poate fi abordat într-un mod relativ simplu, ceea ce duce la o predicție structurală mai completă.”

Efectuarea de predicții precise privind structura

Prin noul program AlphaFold și baza de date corespunzătoare a structurilor proteinelor, echipa de oameni de știință poate face predicții precise privind structura tuturor proteinelor umane cunoscute, ceea ce reprezintă un pas major înainte în domeniu. 

„Este întotdeauna grozav să vedem cum o colaborare internațională crește pentru a da roade, dar acesta este doar începutul pentru noi”, a continuat dr. Agiree. „Software-ul nostru a fost folosit în activitatea structurală a glicanilor care a stat la baza vaccinurilor ARNm împotriva SARS-CoV-2, dar acum putem face mult mai multe datorită saltului tehnologic AlphaFold. Sunt încă în stadii incipiente, dar obiectivul este de a trece de la reacția la modificările unui scut de glicani la anticiparea acestora.”