Прорыв в области искусственного интеллекта изменит биологию

Прорыввобластиискусственногоинтеллектаизменитбиологию

Пол Ринкон

Научный редактор веб-сайта BBC News

авторское право на изображение Карен Арнотт

image caption Только часть белков, производимых человеческим геномом, имеет подтвержденную структуру

Был использован искусственный интеллект для прогнозирования структуры почти каждого белка, производимого человеческим телом.

Белки необходимы строительные блоки живых организмов; каждая клетка в нас забита ими.

Понимание структуры белков имеет решающее значение для развития медицины, но до сих пор только часть из них была разработана.

Исследователи использовали программу для прогнозирования 350, 17 белковые структуры, принадлежащие человеку и другим организмам.

Инструкции для создания человеческих белков содержатся в наших геномах – ДНК, содержащаяся в ядрах человеческих клеток.

Есть около 20, 000 этих белков, экспрессируемых геномом человека. В совокупности биологи называют этот полный набор «протеомом».

Программа AI, используемая для работы, называется AlphaFold. Он смог сделать уверенный прогноз структурных положений для 58% аминокислот. (составляющие белков) в протеоме человека.

Из этого, позиции 35. 7% были предсказаны с очень высокой степенью достоверности, что вдвое превышает количество структур, подтвержденных экспериментом.

«Мы считаем, что это наиболее полная и точная картина протеома человека на сегодняшний день, “сказал Демис Хассабис, исполнительный директор и соучредитель Deep Mind.

«Мы считаем, что эта работа представляет собой наиболее значительный вклад ИИ в развитие научных знаний на сегодняшний день.

«И я думаю, что это здорово иллюстрация и пример той пользы, которую ИИ может принести обществу. “

Авторские права на изображение Getty Images

image caption Исследование может привести к появлению ферментов, которые могут разрушать пластик, загрязняющий нашу окружающую среду

В престижном научном журнале Nature , исследователи DeepMind подробно описали, как AlphaFold предсказал структуры для 350, 000 различные белки, включая не только 20, 17 в протеоме человека, но протеом так называемых модельных организмов, используемых в научных исследованиях , например кишечная палочка, дрожжи, муха и мышь.

Структурная схема различных белков может быть разработана с использованием различных методов, включая рентгеновскую кристаллографию, криогенную электронную микроскопию (криогенная электронная микроскопия). -ЭМ) и другие. Но все это сделать нелегко: «Для создания структур требуется огромное количество денег и ресурсов», – сказал BBC News профессор Джон МакГихан, структурный биолог из Портсмутского университета

Таким образом, структуры часто определяются в рамках целенаправленных научных исследований, но до сих пор не было успешных проектов, направленных на систематическое определение структур всех белков, производимых организмом.

Фактически, просто 20% протеома покрывается структурой, подтвержденной экспериментально.

Комментируя прогнозы AlphaFold, профессор МакГихан сказал: «Это просто скорость – тот факт, что на каждую структуру у нас уходило шесть месяцев, а теперь это занимает пару минут. Мы действительно не могли предсказывали, что это произойдет так быстро. “

Профессор Эдит Херд из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) сказала: «Мы в EMBL считаем, что это изменит наше понимание того, как устроена жизнь. Это потому, что белки представляют собой фундаментальные строительные блоки, из которых состоят живые организмы. “

«Приложения ограничены только нашим пониманием»

Приложения, которые мы Теперь можно предусмотреть разработку новых лекарств и методов лечения болезней, создание будущих культур, способных противостоять изменению климата, или ферментов, которые могут разрушать пластик, проникающий в окружающую среду.

DeepMind объединился с EMBL, чтобы сделать код AlphaFold и прогнозы структуры белков открытыми для глобального научного сообщества.