ИССЛЕДОВАТЕЛИ C ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ ИИ НАУЧИЛИСЬ МОДЕЛИРОВАТЬ 3D-СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ


Ученые также считают, что искусственный интеллект поможет создать более эффективные препараты для лечения опасных заболеваний.

В настоящее время для выяснения аминокислотной последовательности белка используются геномные технологии. Аминокислоты являются строительными кирпичиками для создания протеинов. Обычно попытки обнаружить трехмерную форму белковых структур очень затратны и отнимают много времени. Однако техника, использующая искусственный интеллект, позволяет эффективно и быстро изучить трехмерную форму белковых структур. Исследователи пытались понять, что придает белкам определенную форму, и как можно предсказать эту форму на основе последовательностей аминокислот.

Alpha Fold 2

Исследовательская группа задействовала в эксперименте искусственный интеллект Alpha Fold 2. Специалисты обучили ИИ определять трехмерную структуру белков на основе последовательностей аминокислот. Alpha Fold 2 — это нейронная сеть, разработанная компанией Deep Mind, специализирующейся на системах искусственного интеллекта и принадлежащей Google. Alpha Fold 2 точно спрогнозировала последовательности, что произвело сильное впечатление на многих ученых, особенно когда команда представила результаты работы на ежегодном конкурсе Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP). Эксперты представили полные наборы белков для 11 различных биологических видов, включая человека.

В настоящее время Alpha Fold 2 содержит информацию о более чем 300 000 структурах белков. В ходе исследования была проведена оценка новых структур и сравнение их с имеющимися в настоящее время. Ученые обнаружили, что Alpha Fold 2 добавила еще 25% высококачественных белковых структур, ранее не включенных в эти данные.

Известно, что белки играют ведущую роль в развитии онкологических заболеваний, однако благодаря использованию искусственного интеллекта ученые смогли более подробно изучить функции белков на молекулярном уровне. Такая концепция поможет разработать новые лекарственные препараты, способные нарушать функции белков путем их изменения.

Недостатки эксперимента

В ходе исследования специалисты обнаружили определенные ограничения в возможностях ИИ. Команда заметила, что у Alpha Fold 2 наблюдались проблемы с алгоритмом, который не справлялся с воссозданием некоторых цепочек пептидных связей. Для выполнения своих биологических функций белки всегда работают все вместе. К сожалению, алгоритм не смог точно предсказать способы сцепления различных протеинов.

Кроме того, ИИ не смог показать структуру мутировавших белков — то есть белков, закодированных генной мутацией, в частности, изменением аминокислот, что может привести к дестабилизации белка — с аминокислотами в его последовательности. Эти мутации приводят к аномальному функционированию структуры протеинов, что часто приводит к таким заболеваниям, как онкология.

Вклад ИИ в развитие науки

Несмотря на некоторые ограничения, команда ученых считает, что Alpha Fold 2 оказал неоценимый вклад в область биомедицинских исследований. «Возможности внедрения AlphaFold2 [и будущих инструментов] окажут огромное влияние на развитие естественных наук», — утверждают исследователи.

Результаты этого проекта были недавно опубликованы в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

 

Источник: https://overclockers.ru…