Dè nam b’ urrainn dhuinn inntleachd fuadain a chleachdadh gus freagairt a thoirt do aon de na dìomhaireachdan as motha ann am beatha - pasgadh pròtain? Tha luchd-saidheans air a bhith ag obair air seo airson deicheadan.
Faodaidh innealan a-nis structaran pròtain a ro-innse le mionaideachd iongantach a’ cleachdadh modalan ionnsachaidh domhainn, ag atharrachadh leasachadh dhrogaichean, bith-theicneòlas, agus ar n-eòlas air pròiseasan bith-eòlasach bunaiteach.
Thig còmhla rium air sgrùdadh a-steach don raon inntinneach de phasgadh pròtain AI, far a bheil teicneòlas ùr-nodha a’ bualadh air iom-fhillteachd na beatha fhèin.
A’ fuasgladh dìomhaireachd pasgadh pròtain
Bidh proteinichean ag obair nar cuirp mar innealan beaga gus gnìomhan deatamach a choileanadh leithid a bhith a’ briseadh sìos biadh no a’ giùlan ocsaidean. Feumaidh iad a bhith air am pasgadh gu ceart gus an obraich iad gu h-èifeachdach, dìreach mar a dh’ fheumar iuchair a ghearradh gu ceart airson a dhol a-steach do ghlas. Cho luath ‘s a thèid am pròtain a chruthachadh, bidh pròiseas fillte gu math toinnte a’ tòiseachadh.
Is e pasgadh pròtain am pròiseas leis am bi slabhraidhean fada de amino-aigéid, blocaichean togail a’ phròtain, a’ pasgadh a-steach do structaran trì-thaobhach a bhios ag òrdachadh gnìomh a’ phròtain.
Beachdaich air sreath fhada de ghrìogagan a dh'fheumas a bhith air an òrdachadh ann an cruth mionaideach; is e seo a thachras nuair a bhios pròtain a’ pasgadh. Ach, eu-coltach ri grìogagan, tha feartan sònraichte aig amino-aigéid agus bidh iad ag eadar-obrachadh le chèile ann an diofar dhòighean, a ’dèanamh pasgadh pròtain na phròiseas iom-fhillte agus mothachail.
Tha an dealbh an seo a 'riochdachadh hemoglobin daonna, a tha na phròtain fillte ainmeil
Feumaidh proteinichean pasgadh gu sgiobalta agus gu mionaideach, air neo fàsaidh iad ceàrr agus easbhaidheach. Dh'fhaodadh sin leantainn gu tinneasan leithid Alzheimer's agus Parkinson's. Tha buaidh aig teòthachd, cuideam, agus làthaireachd mholacilean eile anns a 'chill air a' phròiseas fillte.
Às deidh deicheadan de sgrùdadh, tha luchd-saidheans fhathast a’ feuchainn ri faighinn a-mach dìreach mar a bhios pròtanan a’ pasgadh.
Gu fortanach, tha adhartasan ann an inntleachd fuadain a’ toirt piseach air leasachadh san roinn. Faodaidh luchd-saidheans sùil a thoirt air structar pròtainean nas cinntiche na bha e a-riamh le bhith a’ cleachdadh algorithms ionnsachadh inneal gus tomhas mòr de dhàta a sgrùdadh.
Tha comas aig seo leasachadh cungaidh-leigheis atharrachadh agus ar n-eòlas moileciuil air an tinneas àrdachadh.
An urrainn dha innealan coileanadh nas fheàrr?
Tha crìochan aig dòighean fillte pròtain gnàthach
Tha luchd-saidheans air a bhith a’ feuchainn ri pasgadh pròtain obrachadh a-mach airson deicheadan, ach tha iom-fhillteachd a’ phròiseis air seo a dhèanamh na chuspair dùbhlanach.
Bidh dòighean ro-innse structar pròtain gnàthach a’ cleachdadh measgachadh de dhòighean-obrach deuchainneach agus modaladh coimpiutair, ge-tà, tha eas-bhuannachdan aig na dòighean sin uile.
Faodaidh dòighean deuchainneach leithid criostalan X-ray agus ath-shuidheachadh magnetach niùclasach (NMR) a bhith a’ toirt ùine agus cosgail. Agus, bidh modalan coimpiutair uaireannan an urra ri barailean sìmplidh, a dh ’fhaodadh leantainn gu ro-innse mearachdach.
Faodaidh AI faighinn thairis air na cnapan-starra sin
Gu fortanach, Artificial Intelligence a’ toirt gealltanas ùr airson ro-innse structar pròtain nas cruinne agus nas èifeachdaiche. Faodaidh algorithms ionnsachadh innealan sgrùdadh a dhèanamh air meud mòr dàta. Agus, lorgaidh iad pàtrain a bhiodh daoine ag ionndrainn.
Tha seo air leantainn gu cruthachadh innealan bathar-bog agus àrd-ùrlaran ùra a tha comasach air structar pròtain a ro-innse le mionaideachd gun choimeas.
Na Algorithms Ionnsachaidh Inneal as Geallta airson Ro-innse Structar Pròtain
An siostam AlphaFold a chaidh a thogail le Google's Deepmind sgioba aon de na h-adhartasan as gealltanach san raon seo. Tha e air adhartas mòr fhaighinn anns na bliadhnachan mu dheireadh le bhith a 'cleachdadh algorithms ionnsachaidh domhainn gus structar phròtainean a ro-innse stèidhichte air na sreathan aminoideach aca.
Tha lìonraidhean neural, innealan vectar taic, agus coilltean air thuaiream am measg barrachd dhòighean ionnsachaidh innealan a tha a’ nochdadh gealladh airson ro-innse structar pròtain.
Faodaidh na h-algorithms sin ionnsachadh bho stòran-dàta fìor mhòr. Agus, faodaidh iad a bhith an dùil na co-dhàimhean eadar diofar amino-aigéid. Mar sin, chì sinn mar a tha e ag obair.
Mion-sgrùdaidhean Co- mean-fhàs agus a’ Chiad ghinealach AlphaFold
Shoirbhich le AlphaFold air a thogail air modal lìonra neural domhainn a chaidh a leasachadh a’ cleachdadh mion-sgrùdadh co- mean-fhàs. Tha bun-bheachd co-leasachadh ag ràdh ma bhios dà amino-aigéid ann am pròtain ag eadar-obrachadh le chèile, leasaichidh iad còmhla gus an ceangal gnìomh a chumail.
Lorgaidh luchd-rannsachaidh dè na paidhrichean de amino-aigéid a tha dualtach a bhith an sàs anns an structar 3D le bhith a’ dèanamh coimeas eadar sreathan amino-aigéid de ghrunn phròtainean coltach ris.
Tha an dàta seo mar bhunait airson a’ chiad tionndadh de AlphaFold. Tha e a’ ro-innse na faid eadar paidhrichean aminoideach a bharrachd air ceàrnan nan ceanglaichean peptide a tha gan ceangal. Rinn an dòigh seo nas fheàrr na a h-uile dòigh-obrach roimhe airson structar pròtain a ro-innse bho shreath, ged a bha cruinneas fhathast air a chuingealachadh airson pròtanan gun teamplaidean follaiseach.
AlphaFold 2: Dòigh-obrach air leth Ùr
Is e bathar-bog coimpiutair a th’ ann an AlphaFold2 a chaidh a chruthachadh le DeepMind a bhios a’ cleachdadh sreath aminoideach pròtain gus structar 3D a’ phròtain a ro-innse.
Tha seo cudromach leis gu bheil structar pròtain ag òrdachadh mar a bhios e ag obair, agus le bhith a’ tuigsinn a ghnìomh faodaidh e cuideachadh le luchd-saidheans cungaidhean-leigheis a leasachadh a tha ag amas air a’ phròtain.
Bidh lìonra neural AlphaFold2 a’ faighinn mar chur-a-steach sreath aminoideach a’ phròtain a bharrachd air mion-fhiosrachadh mu mar a tha an t-sreath sin an coimeas ri sreathan eile ann an stòr-dàta (canar “co-thaobhadh sreath”) ris an seo.
Bidh an lìonra neural a’ dèanamh ro-innse mu structar 3D a’ phròtain stèidhichte air an in-chur seo.
Dè a tha ga chuir air leth bho AlphaFold2?
An coimeas ri dòighean-obrach eile, tha AlphaFold2 a’ ro-innse fìor structar 3D a’ phròtain seach dìreach an dealachadh eadar paidhrichean amino-aigéid no na ceàrnan eadar na bannan a tha gan ceangal (mar a rinn algorithms roimhe).
Gus am bi an lìonra neural a’ sùileachadh an structair iomlan aig an aon àm, tha an structar air a chòdachadh deireadh-gu-deireadh.
Is e prìomh fheart eile de AlphaFold2 gu bheil e a’ tabhann tuairmse air cho misneachail sa tha e san ro-aithris aige. Tha seo air a thaisbeanadh mar chòd dath air an structar ris a bheil dùil, le dearg a’ riochdachadh misneachd àrd agus gorm a’ nochdadh misneachd ìosal.
Tha seo feumail leis gu bheil e ag innse do luchd-saidheans mu sheasmhachd an ro-innse.
Dèan ro-innse air an Structar Co-cheangailte grunn shreathan
Tha an leudachadh as ùire de Alphafold2, ris an canar Alphafold Multimer, a’ ro-innse structar aonaichte grunn shreathan. Tha ìrean mearachd àrd ann fhathast eadhon ged a bhios e a’ coileanadh fada nas fheàrr na dòighean roimhe. Bha dìreach %25 de 4500 iom-fhillteachd pròtain air a ro-innse gu soirbheachail.
Bha 70% de na roinnean garbh de chruthachadh conaltraidh air an ro-innse gu ceart, ach bha taobh coimeasach an dà phròtain ceàrr. Nuair a tha an doimhneachd co-thaobhadh meadhanach nas lugha na timcheall air 30 sreath, tha cruinneas ro-innse Alphafold multimer a’ dol sìos gu mòr.
Mar a chleachdas tu Alphafold Predictions
Tha na modalan ro-mheasta bho AlphaFold air an tabhann anns na h-aon chruthan faidhle agus faodar an cleachdadh anns na h-aon dhòighean ri structaran deuchainneach. Tha e deatamach gun toirear aire do na tuairmsean mionaideachd a thathar a’ tabhann leis a’ mhodail gus casg a chuir air mì-thuigse.
Tha e gu sònraichte cuideachail airson structaran iom-fhillte leithid homomers eadar-fhighte no pròtanan a bhios a ’pasgadh a-mhàin an làthair an
ligand neo-aithnichte.
Cuid de dhùbhlain
Is e am prìomh dhuilgheadas ann a bhith a’ cleachdadh structaran ro-innse a bhith a’ tuigsinn daineamaigs, roghnachas ligand, smachd, allostery, atharrachaidhean iar-eadar-theangachaidh, agus cineataigs ceangail gun chothrom air dàta pròtain agus bith-fhiosaig.
Ag ionnsachadh inneal agus faodar rannsachadh air daineamaigs moileciuil stèidhichte air fiosaig a chleachdadh gus faighinn seachad air an duilgheadas seo.
Faodaidh na sgrùdaidhean sin buannachd fhaighinn bho ailtireachd coimpiutair sònraichte agus èifeachdach. Fhad ‘s a tha AlphaFold air adhartas mòr a dhèanamh ann a bhith a’ ro-innse structaran pròtain, tha mòran ri ionnsachadh fhathast ann an raon bith-eòlas structarail, agus chan eil ro-innse AlphaFold ach mar thoiseach tòiseachaidh airson sgrùdadh san àm ri teachd.
Dè a th 'ann an innealan iongantach eile?
RòsTTAFold
Bidh RoseTTAFold, a chaidh a chruthachadh le luchd-rannsachaidh Oilthigh Washington, mar an ceudna a’ cleachdadh algoirmean ionnsachaidh domhainn gus structaran pròtain a ro-innse, ach tha e cuideachd a’ fighe a-steach dòigh-obrach ùr ris an canar “samhlachadh daineamaigs ceàrn torsion” gus na structaran a tha dùil a leasachadh.
Tha an dòigh seo air toraidhean brosnachail a thoirt gu buil agus dh’ fhaodadh gum biodh e feumail ann a bhith a’ faighinn thairis air crìochan innealan fillte pròtain AI a th’ ann mar-thà.
Rosetta
Bidh inneal eile, trRosetta, a’ ro-innse pasgadh pròtain le bhith a’ cleachdadh a lìon neònach trèanadh air milleanan de shreathan agus structaran pròtain.
Bidh e cuideachd a’ cleachdadh innleachd “modaileadh stèidhichte air teamplaid” gus ro-innse nas mionaidiche a chruthachadh le bhith a’ dèanamh coimeas eadar am pròtain targaid agus na structaran aithnichte a tha coltach riutha.
Chaidh a dhearbhadh gu bheil trRosetta comasach air ro-innse a dhèanamh air structaran pròtainean beaga agus iom-fhilltean pròtain.
DeepMetaPSICOV
Tha DeepMetaPSICOV na inneal eile a tha ag amas air ro-innse mapaichean conaltraidh pròtain. Tha iad sin, air an cleachdadh mar stiùireadh airson ro-innse pasgadh pròtain. Bidh e a 'cleachdadh ionnsachadh domhainn dòighean-obrach gus ro-innse a dhèanamh air coltas eadar-obrachaidhean fuigheall taobh a-staigh pròtain.
Thèid iad sin a chleachdadh às deidh sin gus ro-innse a dhèanamh air a’ mhapa conaltraidh iomlan. Tha DeepMetaPSICOV air comas a nochdadh ann a bhith a’ ro-innse structaran pròtain le fìor chinnt, eadhon nuair a tha dòighean-obrach roimhe air fàiligeadh.
Dè tha an àm ri teachd a ’cumail?
Tha àm ri teachd pasgadh pròtain AI soilleir. Tha algorithms domhainn stèidhichte air ionnsachadh, gu sònraichte AlphaFold2, air adhartas mòr a dhèanamh o chionn ghoirid ann a bhith a’ ro-innse gu earbsach structaran pròtain.
Tha comas aig an toradh seo leasachadh dhrogaichean atharrachadh le bhith a’ leigeil le luchd-saidheans tuigse nas fheàrr fhaighinn air structar agus gnìomh phròtainean, a tha nan targaidean teirpeach cumanta.
A dh’ aindeoin sin, tha cùisean mar a bhith a’ ro-innse iom-fhilltean pròtain agus a’ lorg fìor inbhe gnìomh nan structaran ris a bheil dùil fhathast. Tha feum air barrachd rannsachaidh gus na cùisean sin fhuasgladh agus gus cruinneas agus earbsachd algorithms pasgadh pròtain AI àrdachadh.
Ach, tha na buannachdan a dh’ fhaodadh a bhith aig an teicneòlas seo fìor mhòr, agus tha comas ann leantainn gu cinneasachadh cungaidhean-leigheis nas èifeachdaiche agus nas mionaidiche.
Leave a Reply