AI voorspelt de vorm van bijna elk eiwit dat in de wetenschap bekend is

In 2020 onthulde een laboratorium voor kunstmatige intelligentie genaamd DeepMind technologie die de vorm van eiwitten kan voorspellen – de microscopische mechanismen die het gedrag van het menselijk lichaam en alle andere levende wezens aansturen.

Een jaar later deelde het lab de tool, AlphaFold genaamd, met wetenschappers en Ontgrendel voorspelbare vormen van meer dan 350.000 eiwitten, inclusief alle eiwitten die tot expressie worden gebracht in het menselijk genoom. Hij veranderde onmiddellijk de koers van biologisch onderzoek. Als wetenschappers de vormen van eiwitten kunnen identificeren, kunnen ze het vermogen om ziekten te begrijpen versnellen, nieuwe medicijnen bedenken en anders de mysteries van het leven op aarde onderzoeken.

Nu heeft DeepMind voorspellingen vrijgegeven voor bijna elk eiwit dat de wetenschap kent. Het in Londen gevestigde laboratorium, dat eigendom is van hetzelfde moederbedrijf als Google, zei donderdag dat het meer dan 200 miljoen voorspellingen heeft toegevoegd aan een online database die vrij beschikbaar is voor wetenschappers over de hele wereld.

Met deze nieuwe release hopen de wetenschappers achter DeepMind het onderzoek naar de meest mysterieuze organismen te versnellen en een nieuw veld genaamd metaproteomics te lanceren.

“Wetenschappers kunnen nu deze hele database verkennen en zoeken naar patronen – associaties tussen soorten en evolutionaire patronen die tot nu toe misschien niet duidelijk waren”, zei Demis Hassabis, CEO van DeepMind, in een telefonisch interview.

Eiwitten beginnen als ketens van chemische verbindingen, draaien en vouwen zich vervolgens in driedimensionale vormen die bepalen hoe deze moleculen zich tot anderen verhouden. Als wetenschappers kunnen bepalen hoe een bepaald eiwit eruitziet, kunnen ze ook ontcijferen hoe het werkt.

Deze kennis is vaak een essentieel onderdeel van de bestrijding van ziekte en ziekte. Bacteriën verzetten zich bijvoorbeeld tegen antibiotica door bepaalde eiwitten tot expressie te brengen. Als wetenschappers kunnen begrijpen hoe deze eiwitten werken, kunnen ze beginnen met antibioticaresistentie.

Voorheen vereiste het bepalen van de vorm van een eiwit uitgebreide experimenten met röntgenstralen, microscopen en andere instrumenten op een laboratoriumtafel. Nu, door te kijken naar de reeks chemische verbindingen waaruit het eiwit bestaat, kan AlphaFold zijn vorm voorspellen.

Technologie is niet perfect. Maar het kan de vorm van een eiwit voorspellen met een nauwkeurigheid die ongeveer 63 procent van de tijd wedijvert met fysieke experimenten, volgens onafhankelijke standaardtests. Met de voorspelling in de hand kunnen wetenschappers de nauwkeurigheid relatief snel verifiëren.

Clement Verba, een onderzoeker aan de Universiteit van Californië, San Francisco, die technologie gebruikt om het coronavirus te begrijpen en zich voor te bereiden op soortgelijke pandemieën, zei dat de technologie dit werk heeft “verzonden”, wat vaak maanden aan proeftijd bespaart. Anderen gebruikten de tool terwijl ze worstelden om gastro-enteritis, malaria en de ziekte van Parkinson te bestrijden.

De technologie heeft ook het onderzoek buiten het menselijk lichaam versneld, inclusief inspanningen om de gezondheid van honingbijen te verbeteren. De uitgebreide database van DeepMind zou een grotere gemeenschap van wetenschappers kunnen helpen soortgelijke voordelen te behalen.

Dr. Verba gelooft, net als Dr. Hasabis, dat de database nieuwe manieren zal bieden om te begrijpen hoe eiwitten zich tussen soorten gedragen. Hij ziet het ook als een manier om een ​​nieuwe generatie geleerden op te leiden. Niet alle onderzoekers zijn goed thuis in dit soort structurele biologie. Een database van alle bekende eiwitten verlaagt de toegangsdrempel. “Het zou structurele biologie naar de massa kunnen brengen”, zei Dr. Verba.