Программа нашла все 200 млн белков, известных науке: как это возможно

Публикация: 05.08.2022
Источник Комментарии

Программа нашла все 200 млн белков, известных науке: как это возможно

Исследователи составили базу из 200 млн белковых структур. Они добились этого с помощью программы AlphaFold, которую DeepMind разработала в 2018 году и выпустила в июле 2021 года. Программа с открытым исходным кодом предсказывает трехмерную структуру белка на основе последовательности его аминокислот — строительных блоков, из которых состоят протеины. Структура белка диктует его функции, поэтому база данных, идентифицированных AlphaFold, поможет определить новые рабочие функции белка, которые могут использовать люди.

Парадоксальные белки

Белки — строительные блоки жизни. Они производятся различными организмами — от бактерий до растений и животных, и когда они образуются, то складываются за миллисекунды. Сформированные из цепочек аминокислот, свернутых в сложные формы, их трехмерная структура во многом определяет их функцию. Стоит выяснить, как складывается белок, можно понять, как он работает и изменить его поведение. 

Хотя ДНК предоставляет инструкции для создания цепочки аминокислот, предсказать, как они взаимодействуют, чтобы сформировать трехмерную форму, было очень сложно. До недавнего времени ученые расшифровали лишь часть из 200 млн белков, известных науке. Проблема в том, что их структура настолько сложна, что пытаться угадать, какую форму они примут, почти невозможно.

AlphaFold от DeepMind создал 3D-изображения белковых структур. Изображение предоставлено DeepMind

Сайрус Левинталь, американский молекулярный биолог, писал в статье 1969 года о парадоксе: несмотря на огромное количество возможных конфигураций, белки сворачиваются быстро и точно. При этом каждый белок может принять от 10^300 возможных конечных форм.

Таким образом, писал Левинталь, если кто-то попытается найти правильную форму белка, пробуя каждую конфигурацию одну за другой, потребуется больше времени, чем существует Вселенная.

Попытки ученых

У ученых есть способы визуализировать белки и анализировать их структуру, но это слишком медленная и трудная работа. По данным журнала Nature, чаще всего для изображения белков применяют рентгеновскую кристаллографию. При этом методе рентгеновские лучи направляют на твердые кристаллы белков и измеряют то, как они преломляются. Цель — определить, как устроен белок. По данным DeepMind, эта экспериментальная работа установила форму около 190 000 белков.

Новый метод

В ноябре 2020 года группа DeepMind, занимающаяся искусственным интеллектом, объявила о разработке программы под названием AlphaFold, которая может быстро предсказывать эту информацию с помощью алгоритма. С тех пор он изучает генетические коды каждого организма, чей геном был секвенирован, и предсказывает структуры сотен миллионов белков, которые они вместе содержат.

AlphaFold работает, накапливая знания о аминокислотных последовательностях и взаимодействиях, пытаясь интерпретировать белковые структуры. В итоге алгоритм научился предсказывать формы белков за считанные минуты с точностью до уровня атомов.

В прошлом году DeepMind опубликовала в открытой базе данных структуры белков 20 видов, включая почти все 20 000 белков, экспрессируемых людьми. Теперь он завершил работу и выпустил предсказанные структуры для более чем 200 млн белков.

Как применяют технологию?

Исследователи уже используют плоды труда AlphaFold. Согласно The Guardian, программа позволила ученым окончательно охарактеризовать ключевой белок малярийного паразита, который не поддавался рентгеновской кристаллографии. В конечном итоге это улучшит вакцину против болезни.

Трехмерное изображение белка малярии. Изображение предоставлено Deepmind

Исследователь медоносных пчел Вильде Лейпарт из Норвежского университета естественных наук использовал AlphaFold для выявления структуры вителлогенина. Это репродуктивный и иммунный белок, который вырабатывается всеми яйцекладущими животными. Открытие поможет разработать новые способы защиты, например, медоносных пчел и рыбы от болезней. Это важно, ведь эти животные важны для пропитания человечества.

Программа также информирует о поиске новых фармацевтических препаратов, заявила Розана Капеллер, генеральный директор ROME Therapeutics, в заявлении DeepMind. «Скорость и точность AlphaFold ускоряют процесс разработки лекарств. Мы только начинаем осознавать его влияние на развитие фармацевтики», — заключила она.

Также модели AlphaFold также используются учеными из Центра инноваций в области ферментов Портсмутского университета для выявления ферментов из природного мира, которые можно настроить для переработки пластмасс. 

Читать далее:

Скоро на Землю обрушится солнечная буря: материал летит со скоростью 800 км/с

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

Россия покидает МКС: что теперь будет и почему обслуживание станции под угрозой


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
21
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Прошло уже почти 100 лет с тех пор, как астрофизики пришли к консенсусу и признали расширение...
19.08.2022
На прошлой неделе китайские СМИ объявили о завершении строительства первой испытательной линии...
17.08.2022
Экстремальная жара в 2022 году вызвала лесные пожары, засуху и таяние ледников. Однако благодаря ей...
17.08.2022
Для тех, кому всегда хотелось назвать планету, НАСА подготовило такую возможность. «Хайтек»...
16.08.2022
Сноуборд появился благодаря коренным гавайцам, желанию серферов кататься, даже когда нет волн, и...
16.08.2022
После запуска телескопа «Джеймс Уэбб» астрофизики начали объявлять об обнаружении самых далеких и...
16.08.2022
Исследование показало, что темная энергия появляется в результате давления гигантских космических...
12.08.2022
Огромный телескоп Магеллана стал на шаг ближе к тому, чтобы стать самым большим из когда-либо...
11.08.2022
26 июля «Роскосмос» заявил, что Россия покинет Международную космическую станцию после 2024 года и...
10.08.2022
Землеройки переносят новый вирус в Китае. «Хайтек» рассказывает о симптомах и возможной угрозе.
10.08.2022
Социологи из Чикагского университета разработали алгоритм, который может прогнозировать...
10.08.2022
Идею, которая раньше была только гипотезой и частью научной фантастики, теперь можно подтвердить....
09.08.2022
6 августа 2012 года марсоход Curiosity успешно приземлился в кратере Гейла на Марсе. За эти годы он...
08.08.2022
Кризис производства кремния показал, как сильно мы зависим от полупроводников. Нехватка материала,...
06.08.2022
Ученые разработали принципиально новую стратегию создания квантовых компьютеров. «Хайтек»...
05.08.2022
Изучение и освоение Арктики, развитие Северного морского пути — один из приоритетов России....
03.08.2022
Сетевая система на борту МКС направляет лазерный луч на Землю, чтобы бороться с вырубкой лесов. Это...
02.08.2022
В ходе нового исследования ученые выяснили, что супергены встречаются гораздо чаще, чем считалось...
01.08.2022
Ученые исследовали распределение темной материи на расстоянии в 12 млрд световых лет, и это не...
01.08.2022
В эти выходные, 30 по 31 июля будет сразу три метеорных потока одновременно. Этот небесный...
29.07.2022
Космические агентства отслеживают траекторию полета китайской ракеты, которая, по прогнозам, должна...
29.07.2022
Исследователи рассказали о биолюминесцентных бактериях, которые образуют редкое световое явление:...
29.07.2022
Новаторская швейцарская школа-интернат в сотрудничестве с архитектурной компанией SAGA Space...
28.07.2022
Россия объявила, что покидает Международную космическую станцию (МКС) в 2024 году и собирается...
27.07.2022
Во всем мире уже несколько лет говорят об ответственном отношении к планете и снижении углеродного...
27.07.2022
Исследователи рассказали о математической тревоге — это изнурительный процесс волнения, когда...
27.07.2022
Мельчайшие остатки, сохранившиеся среди сухих чайных листьев, могут помочь ученым отслеживать...
26.07.2022
Считается, что если человек будет усердно работать, то он добьется успеха. Но существует и то, над...
26.07.2022
Сверхъестественно похожий на человека робот, которого запрограммировали на социальное...
26.07.2022
В июле 2022 года миссия Landsat празднует 50-летие. «Хайтек» рассказывает, как и зачем работают...
25.07.2022
Женщина, отдыхающая в одном из отелей, попыталась подать в суд после того, как обнаружила...
25.07.2022
Врачи-педиатры и вирусологи составили обзор педиатрических исследований. В нем они обобщили выводы...
22.07.2022
Одна из причин, по которой трудно изучать взаимодействие между черными дырами и звездами,...
22.07.2022
Юпитер гораздо больше Сатурна, но кольца газового гиганта гораздо меньше. Ученые наконец-то поняли...
21.07.2022
В вечной мерзлоте Юкона нашли хорошо сохранившегося шерстистого мамонта возрастом около 30 000 лет....
20.07.2022
Администратор НАСА Билл Нельсон недавно дал интервью немецкой газете Bild. В нем он заявил, что...
19.07.2022
Бартли Гриффит — кардиохирург из Университета Мэриленд в Балтиморе, который за свою карьеру сделал...
19.07.2022
Уже много лет ученые спорят о теории происхождения Земли. Новая работа международной группы ученых...
18.07.2022
НАСА опубликовало новые снимки галактик, которые находятся в тысячах световых лет от нас. Их сделал...
18.07.2022
В пещере Центральной Танзании неизвестные художники сделали рисунки фигурок с необычными головами....
15.07.2022
Канадские палеонтологи раскопали почти 300 окаменелостей, которым около полумиллиарда лет. Среди...
14.07.2022
Владелец Tesla Илон Маск может попасть в сложную ситуацию из-за своей идеи купить Twitter. Сделка...
13.07.2022
В метавселенной проводят концерты, на которых собираются миллионы человек, звезды мирового уровня...
12.07.2022
Ученые провели исследование, чтобы выяснить глобальные последствия ядерной катастрофы, если она...
07.07.2022
Квантовые компьютеры пока остаются сложными лабораторными устройствами. У них огромный потенциал:...
06.07.2022
Обычно GoPro хорошо работают под водой, но почему смартфоны не делают полностью водонепроницаемыми?...
06.07.2022
В течение десятилетий физики искали доказательства существования бозона Хиггса как «последней...
05.07.2022
Ученые в Англии установили новый рекорд по количеству произведенной энергии ядерного синтеза — они...
05.07.2022
Группа астрономов изучила два близлежащих шаровых скопления, 47 Tucanae и Omega Centauri, в поисках...
04.07.2022
Группа исследователей из Массачусетского технологического института придумала радикальный способ...
01.07.2022
Швейцарские Альпы — это странное место для поиска существ, которые когда-то жили в океане. Эта...
01.07.2022
В 2022 году наблюдается особенно много солнечных вспышек. «Хайтек» рассказывает о самых мощных...
30.06.2022
Долгожданная комета C/2017 K2 (PanSTARRS) дошла до Солнечной системы. «Хайтек» рассказывает,...
30.06.2022
Цифровая одежда постепенно превращается в актуальный тренд в России — в этом смысле мы не просто...
30.06.2022
Компания Venus Aerospace недавно представила концепт гиперзвукового самолета, который передвигается...
30.06.2022
В Amazon заявили, что работают над обновлением, которое позволит цифровому помощнику Alexa...
30.06.2022
Окутанные тьмой и тайной, существа из глубин океана выживают в очень тяжелых условиях. «Хайтек»...
30.06.2022
В нашей галактике должно быть около 100 млн черных дыр, большая часть которых должна быть...
30.06.2022
Европейское агентство по охране окружающей среды опубликовало новый отчет. Оказалось, что состояние...
29.06.2022
Сложная биология паразита сыграла свою роль, но эксперты говорят, что медицинскому сообществу не...
28.06.2022