Cad a tharlóidh dá bhféadfaimis hintleacht shaorga a úsáid chun ceann de rúndiamhra is mó an tsaoil a fhreagairt – fillte próitéine? Tá eolaithe ag obair air seo le blianta fada anuas.
Is féidir le meaisíní anois struchtúir próitéine a thuar le cruinneas iontach ag baint úsáide as samhlacha domhainfhoghlama, ag athrú forbairt drugaí, biteicneolaíocht, agus ár n-eolas ar phróisis bhunúsacha bhitheolaíocha.
Bí liom ar fhiosrú ar réimse spéisiúil fillte próitéin AI, áit a mbíonn teicneolaíocht cheannródaíoch in aghaidh castacht na beatha féin.
Rúndiamhair na Fillte Próitéine a réiteach
Oibríonn próitéiní inár gcorp mar mheaisíní beaga chun tascanna ríthábhachtacha a dhéanamh mar bhia a bhriseadh síos nó ocsaigin a iompar. Ní mór iad a fhilleadh i gceart ionas go bhfeidhmeoidh siad go héifeachtach, díreach mar a chaithfear eochair a ghearradh i gceart chun luí isteach ar ghlas. Chomh luath agus a chruthaítear an próitéin, tosaíonn próiseas fillte an-chasta.
Is éard is fillte próitéin ann ná an próiseas trína bhfillteann slabhraí fada aimínaigéid, bloic thógála an phróitéin, i struchtúir thríthoiseacha a ordaíonn feidhm na próitéine.
Smaoinigh ar shraith fhada coirníní a chaithfear a ordú i bhfoirm bheacht; is é seo a tharlaíonn nuair a fillteann próitéin. Ach, murab ionann agus coirníní, tá tréithe uathúla ag aimínaigéid agus idirghníomhaíonn siad lena chéile ar bhealaí éagsúla, rud a fhágann gur próiseas casta íogair é fillte próitéine.
Léiríonn an pictiúr anseo haemaglóibin daonna, ar próitéin fillte aitheanta í
Caithfidh próitéiní fillte go tapa agus go beacht, nó beidh siad mífhillte agus lochtach. D’fhéadfadh tinnis mar Alzheimer agus Parkinson a bheith mar thoradh air sin. Bíonn tionchar ag teocht, brú, agus láithreacht móilíní eile sa chill ar an bpróiseas fillte.
Tar éis blianta fada de thaighde, tá eolaithe fós ag iarraidh a dhéanamh amach go beacht conas a fillteann próitéiní.
Ar an dea-uair, tá dul chun cinn in intleacht shaorga ag cur feabhais ar fhorbairt na hearnála. Is féidir le heolaithe struchtúr próitéiní a réamh-mheas níos cruinne ná riamh trí úsáid a bhaint as halgartaim foghlama meaisín chun líon ollmhór sonraí a scrúdú.
D’fhéadfadh sé seo forbairt cógas a athrú agus cur lenár n-eolas móilíneach ar an tinneas.
An féidir le Meaisíní Feidhmiú Níos Fearr?
Tá Teorainneacha ag Teicnící Fillte Próitéin Gnáthaimh
Tá eolaithe ag iarraidh fillte próitéine a dhéanamh amach le blianta fada anuas, ach tá sé seo ina ábhar dúshlánach de bharr casta an phróisis.
Úsáideann cur chuige tuartha struchtúr próitéin traidisiúnta meascán de mhodheolaíochtaí turgnamhacha agus samhaltú ríomhaire, ach tá míbhuntáistí ag baint leis na modhanna seo go léir.
Is féidir le teicnící turgnamhacha cosúil le criostalagrafaíocht X-gha agus athshondas maighnéadach núicléach (NMR) a bheith am-íditheach agus costasach. Agus, uaireanta bíonn samhlacha ríomhaireachta ag brath ar thoimhdí simplí, rud a d’fhéadfadh tuartha earráideacha a bheith mar thoradh orthu.
Is féidir le AI na Constaicí seo a Shárú
Luckily, hintleachta saorga ag tabhairt gealltanas úr do thuar struchtúr próitéin níos cruinne agus níos éifeachtaí. Is féidir le halgartaim meaisínfhoghlama méideanna ollmhóra sonraí a scrúdú. Agus, aimsíonn siad patrúin a mbeadh daoine in ann iad a chailleann.
Mar thoradh air seo cruthaíodh uirlisí bogearraí agus ardáin nua atá in ann struchtúr próitéine a thuar le cruinneas gan sárú.
Na hAlgartam Foghlama Meaisín is Gealaí le haghaidh Tuar Struchtúr Próitéine
An córas AlphaFold tógtha ag Google's Deepmind Tá an fhoireann ar cheann de na dul chun cinn is bisiúla sa réimse seo. Tá dul chun cinn mór faighte aige le blianta beaga anuas trí úsáid a bhaint as halgartaim foghlama domhain chun struchtúr na bpróitéiní a thuar bunaithe ar a seichimh aimínaigéad.
Tá líonraí neural, meaisíní veicteoir tacaíochta, agus foraoisí randamach i measc níos mó modhanna meaisínfhoghlama a léiríonn gealltanas maidir le struchtúr próitéine a thuar.
Is féidir leis na halgartaim seo foghlaim ó thacair shonraí ollmhóra. Agus, is féidir leo na comhghaolta idir aimínaigéid éagsúla a réamh-mheas. Mar sin, déanaimis a fheiceáil conas a oibríonn sé.
Anailísí Comh-éabhlóideacha agus an Chéad Ghlúin AlfaFold
D'éirigh leis AlphaFold Tá sé bunaithe ar shamhail líonra néar domhain a forbraíodh ag baint úsáide as anailís comh-éabhlóideach. Deir coincheap na comhéabhlóide má idirghníomhaíonn dhá aimínaigéad i bpróitéin lena chéile, forbróidh siad le chéile chun a nasc feidhme a choinneáil.
Is féidir le taighdeoirí a bhrath cé na péirí aimínaigéid is dócha a bheidh i dteagmháil sa struchtúr 3D trí sheichimh aimínaigéad de phróitéiní iomadúla dá samhail a chur i gcomparáid.
Feidhmíonn na sonraí seo mar bhunús don chéad atriall de AlphaFold. Déanann sé na faid idir péirí aimínaigéad a thuar chomh maith le huillinneacha na naisc pheptíde a nascann iad. D'fheidhmigh an modh seo níos fearr ná gach cur chuige roimhe seo chun struchtúr próitéine a thuar ó sheicheamh, cé go raibh cruinneas fós srianta do phróitéiní gan aon teimpléid dhealraitheacha.
AlphaFold 2: Modheolaíocht atá thar a bheith Nua
Is bogearraí ríomhaireachta é AlphaFold2 a chruthaigh DeepMind a úsáideann seicheamh aimínaigéad próitéine chun struchtúr 3D na próitéine a thuar.
Tá sé seo suntasach toisc go n-ordaíonn struchtúr próitéine conas a fheidhmíonn sé, agus is féidir le tuiscint a fheidhme cabhrú le heolaithe cógais a fhorbairt a dhíríonn ar an bpróitéin.
Faigheann an líonra néarúil AlphaFold2 mar ionchur seicheamh aimínaigéad an phróitéin chomh maith le sonraí faoin gcaoi a gcuirtear an seicheamh sin i gcomparáid le seichimh eile i mbunachar sonraí (tugtar “ailíniú seicheamh” air seo).
Déanann an líonra néarúil réamh-mheastachán ar struchtúr 3D an phróitéin bunaithe ar an ionchur seo.
Cad a Shocnaíonn sé seachas AlphaFold2?
I gcodarsnacht le cineálacha cur chuige eile, déanann AlphaFold2 fíor-struchtúr 3D an phróitéin a thuar seachas an deighilt idir péirí aimínaigéid nó na huillinneacha idir na naisc a nascann iad (mar a rinne algartaim roimhe seo).
Ionas go bhféadfaidh an líonra néarúil an struchtúr iomlán a réamh-mheas láithreach, tá an struchtúr ionchódaithe deireadh go deireadh.
Príomhthréith eile de AlphaFold2 ná go dtugann sé meastachán ar cé chomh muiníneach agus atá sé ina réamhaisnéis. Cuirtear é seo i láthair mar dhathchódú ar an struchtúr a bhfuiltear ag súil leis, le dearg a léiríonn muinín ard agus gorm ag moladh muinín íseal.
Tá sé seo úsáideach toisc go gcuireann sé eolaithe ar an eolas faoi chobhsaíocht an tuar.
Struchtúr Comhcheangailte Roinnt Seichimh a Thuar
Réamhaisnéisíonn an leathnú is déanaí ar Alphafold2, ar a dtugtar Alphafold Multimer, struchtúr comhcheangailte roinnt seicheamh. Tá rátaí botún arda fós aige fiú má fheidhmíonn sé i bhfad níos fearr ná teicnící níos luaithe. Ní raibh ach % 25 de 4500 coimpléisc próitéine tuartha go rathúil.
Bhí 70% de na réigiúin garbh de fhoirmiú teagmhála tuartha i gceart, ach bhí treoshuíomh coibhneasta an dá phróitéin mícheart. Nuair a bhíonn doimhneacht an ailínithe airmheán níos lú ná thart ar 30 seicheamh, tagann laghdú suntasach ar chruinneas tuar iliméir Alfafold.
Conas Tuartha Alfafold a Úsáid
Tairgtear na samhlacha tuartha ó AlphaFold sna formáidí comhaid céanna agus is féidir iad a úsáid ar na bealaí céanna le struchtúir thurgnamhach. Tá sé ríthábhachtach na meastacháin chruinneas a thairgtear leis an tsamhail a chur san áireamh chun míthuiscintí a chosc.
Tá sé cabhrach go háirithe do struchtúir chasta cosúil le homaiméirí fite fuaite nó próitéiní nach bhfilleann ach i láthair an
ligand anaithnid.
Roinnt Dúshláin
Is í an phríomhfhadhb maidir le struchtúir thuartha a úsáid ná tuiscint a fháil ar dhinimic, roghnaíocht ligand, rialú, allostery, athruithe iar-aistrithe, agus cinéitic na ceangailteach gan rochtain ar phróitéin agus ar shonraí bithfhisiceacha.
foghlaim meaisín agus is féidir taighde ar dhinimic mhóilíneach atá bunaithe ar fhisic a úsáid chun an fhadhb seo a shárú.
D’fhéadfadh ailtireacht ríomhaireachta speisialaithe agus éifeachtúil leas a bhaint as na himscrúduithe seo. Cé go bhfuil dul chun cinn iontach bainte amach ag AlphaFold maidir le struchtúir próitéine a thuar, tá go leor le foghlaim fós i réimse na bitheolaíochta struchtúracha, agus níl tuar AlphaFold ach mar phointe tosaigh le haghaidh staidéir sa todhchaí.
Cad iad Uirlisí Suntasacha Eile?
RoseTTAFold
Mar an gcéanna, úsáideann RoseTTAFold, cruthaithe ag taighdeoirí Ollscoil Washington, halgartaim dhomhainfhoghlama chun struchtúir próitéine a thuar, ach comhtháthaíonn sé freisin cur chuige nua ar a dtugtar “ionsamhlúcháin dinimic uillinn torsion” chun na struchtúir tuartha a fheabhsú.
Tá torthaí spreagúla faighte ag an modh seo agus d'fhéadfadh sé a bheith úsáideach chun teorainneacha uirlisí fillte próitéin AI atá ann cheana a shárú.
trRosetta
Déanann uirlis eile, trRosetta, fillte próitéine a thuar trí úsáid a bhaint as a líonra neodrach oilte ar na milliúin seichimh agus struchtúir próitéine.
Úsáideann sé teicníocht “samhaltú teimpléad-bhunaithe” freisin chun tuar níos cruinne a chruthú tríd an spriocphróitéin a chur i gcomparáid le struchtúir aitheanta inchomparáide.
Tá sé léirithe go bhfuil trRosetta in ann struchtúir próitéiní bídeacha agus coimpléisc próitéine a thuar.
DeepMetaPSICOV
Is uirlis eile é DeepMetaPSICOV a dhíríonn ar léarscáileanna teagmhála próitéine a thuar. Úsáidtear iad seo mar threoir chun fillte próitéine a thuar. Úsáideann sé foghlaim domhain cuir chuige chun dóchúlacht idirghníomhaíochtaí iarmhair taobh istigh de phróitéin a thuar.
Úsáidtear iad seo ina dhiaidh sin chun an léarscáil teagmhála iomlán a thuar. Léirigh DeepMetaPSICOV acmhainneacht maidir le struchtúir próitéine a thuar le cruinneas mór, fiú nuair a theip ar chur chuige roimhe seo.
Céard atá i ndán don Todhchaí?
Tá todhchaí fillte próitéin AI geal. Tá dul chun cinn mór déanta le déanaí ag halgartaim dhomhainfhoghlama, go háirithe AlphaFold2, maidir le struchtúir próitéine a thuar go hiontaofa.
D'fhéadfadh an toradh seo forbairt drugaí a athrú ó bhonn trí ligean d'eolaithe tuiscint níos fearr a fháil ar struchtúr agus ar fheidhm na bpróitéiní, ar spriocanna teiripeacha coitianta iad.
Mar sin féin, tá saincheisteanna fós ann ar nós coimpléisc próitéine a thuar agus fíorstádas feidhme na struchtúr a bhfuiltear ag súil leo a bhrath. Tá gá le níos mó taighde chun na saincheisteanna seo a réiteach agus cruinneas agus iontaofacht halgartaim fillte próitéin AI a mhéadú.
Mar sin féin, is mór an buntáiste a bhaineann leis an teicneolaíocht seo, agus d’fhéadfadh táirgeadh míochainí níos éifeachtaí agus níos beaichte a bheith mar thoradh air.
Leave a Reply