E si nou ta ka itilize entèlijans atifisyèl pou reponn youn nan pi gwo mistè lavi a - plisman pwoteyin? Syantis yo te travay sou sa a pou dè dekad.
Machin kounye a ka predi estrikti pwoteyin ak presizyon etonan lè l sèvi avèk modèl aprantisaj pwofon, chanje devlopman dwòg, bioteknoloji, ak konesans nou nan pwosesis byolojik fondamantal.
Join mwen nan yon eksplorasyon nan domèn entrigan nan plisman pwoteyin AI, kote teknoloji dènye kri fè kolizyon ak konpleksite nan lavi li menm.
Debouche mistè a nan plisman pwoteyin
Pwoteyin travay nan kò nou tankou ti machin pou fè travay enpòtan tankou kraze manje oswa transpòte oksijèn. Yo dwe pliye kòrèkteman pou yo fonksyone efektivman, menm jan yo dwe koupe yon kle kòrèkteman pou anfòm nan yon seri. Le pli vit ke pwoteyin nan kreye, yon pwosesis pliye trè konplike kòmanse.
Pwoteyin plisman se pwosesis kote chèn long nan asid amine, blòk bilding pwoteyin yo, pliye nan twa dimansyon estrikti ki dikte fonksyon an nan pwoteyin.
Konsidere yon seri pèl long ki dwe kòmande nan yon fòm egzak; sa a se sa ki rive lè yon pwoteyin pliye. Men, kontrèman ak pèl, asid amine yo gen karakteristik inik epi kominike youn ak lòt nan divès fason, fè plisman pwoteyin yon pwosesis konplèks ak sansib.
Foto a reprezante emoglobin imen, ki se yon pwoteyin ki byen koni ki plwaye
Pwoteyin yo dwe pliye vit ak jisteman, oswa yo pral vin mal pliye ak defektye. Sa ka mennen nan maladi tankou alzayme ak Parkinson la. Tanperati, presyon, ak prezans lòt molekil nan selil la tout gen yon efè sou pwosesis plisman an.
Apre plizyè deseni rechèch, syantis yo toujou ap eseye konnen egzakteman ki jan pwoteyin yo pliye.
Erezman, pwogrè nan entèlijans atifisyèl yo ap amelyore devlopman nan sektè a. Syantis yo ka antisipe estrikti pwoteyin yo pi byen pase tout tan anvan lè yo itilize algoritm aprantisaj machin pou egzamine gwo kantite done.
Sa gen potansyèl pou chanje devlopman medikaman ak ogmante konesans molekilè nou sou maladi a.
Èske machin yo ka fè pi byen?
Teknik Konvansyonèl Pwoteyin Pliye Gen Limit
Syantis yo te eseye konnen plisman pwoteyin pou dè dekad, men konplèks pwosesis la te fè sa a yon sijè difisil.
Apwòch prediksyon estrikti pwoteyin konvansyonèl yo itilize yon konbinezon de metodoloji eksperimantal ak modèl òdinatè, sepandan, metòd sa yo tout gen dezavantaj.
Teknik eksperimantal tankou kristalografi radyografi ak sonorite mayetik nikleyè (NMR) ka pran tan ak koute chè. Epi, modèl òdinatè pafwa konte sou sipozisyon senp, ki ka mennen nan prediksyon inègza.
AI ka simonte obstak sa yo
Chans, atifisyèl entèlijans ap bay nouvo pwomès pou prediksyon estrikti pwoteyin pi egzak ak efikas. Algoritm aprantisaj machin yo ka egzamine gwo kantite done. Epi, yo dekouvri modèl ke moun ta manke.
Sa a te lakòz kreyasyon nouvo zouti lojisyèl ak platfòm ki kapab predi estrikti pwoteyin ak presizyon san parèy.
Algoritm aprantisaj machin ki pi pwomèt pou prediksyon estrikti pwoteyin
Sistèm AlphaFold ki te konstwi pa Google la DeepMind ekip se youn nan avansman ki pi pwomèt nan domèn sa a. Li te genyen gwo pwogrè nan dènye ane yo lè l sèvi avèk algoritm aprantisaj byen fon pou predi estrikti pwoteyin ki baze sou sekans asid amine yo.
Rezo neral, machin vektè sipò, ak forè o aza se pami plis metòd aprantisaj machin ki montre pwomès pou predi estrikti pwoteyin.
Algoritm sa yo ka aprann nan seri done menmen. Epi, yo ka antisipe korelasyon ki genyen ant diferan asid amine. Se konsa, kite a wè ki jan li fonksyone.
Analiz ko-evolisyonè ak Premye jenerasyon AlphaFold
Siksè nan AlphaFold se bati sou yon modèl rezo neral pwofon ki te devlope itilize analiz ko-evolisyonè. Konsèp ko-evolisyon deklare ke si de asid amine nan yon pwoteyin kominike youn ak lòt, yo pral devlope ansanm pou kenbe lyen fonksyonèl yo.
Chèchè yo ka detekte ki pè asid amine ki gen anpil chans pou yo an kontak nan estrikti 3D la lè yo konpare sekans asid amine anpil pwoteyin ki sanble.
Done sa yo sèvi kòm fondasyon pou premye iterasyon AlphaFold. Li predi longè ki genyen ant pè asid amine ak ang lyezon peptide ki konekte yo. Metòd sa a depase tout apwòch anvan yo pou predi estrikti pwoteyin nan sekans, byenke presizyon te toujou restriksyon pou pwoteyin ki pa gen okenn modèl aparan.
AlphaFold 2: Yon metodoloji radikalman nouvo
AlphaFold2 se yon lojisyèl òdinatè kreye pa DeepMind ki itilize sekans asid amine yon pwoteyin pou predi estrikti 3D pwoteyin nan.
Sa enpòtan paske estrikti yon pwoteyin dikte kijan li fonksyone, epi konprann fonksyon li ka ede syantis yo devlope medikaman ki vize pwoteyin lan.
Rezo neral AlphaFold2 resevwa kòm opinyon sekans asid amine pwoteyin lan ansanm ak detay sou fason sekans sa a konpare ak lòt sekans nan yon baz done (yo rele sa yon "aliyman sekans").
Rezo neral la fè yon prediksyon sou estrikti 3D pwoteyin ki baze sou opinyon sa a.
Ki sa ki mete l apa de AlphaFold2?
Kontrèman ak lòt apwòch, AlphaFold2 predi reyèl estrikti 3D pwoteyin lan olye ke senpleman separasyon ant pè asid amine oswa ang ki genyen ant lyezon ki konekte yo (tankou algoritm anvan yo te fè).
Nan lòd pou rezo neral la antisipe estrikti konplè a nan yon fwa, estrikti a se kode fen-a-fen.
Yon lòt karakteristik kle nan AlphaFold2 se ke li ofri yon estimasyon nan ki jan konfyans li se nan pwevwa li yo. Sa a se prezante kòm yon kodaj koulè sou estrikti a antisipe, ak wouj ki reprezante gwo konfyans ak ble sijere konfyans ki ba.
Sa a se itil paske li enfòme syantis yo sou estabilite nan prediksyon an.
Predi Estrikti Konbine Plizyè Sekans
Dènye ekspansyon Alphafold2, ke yo rekonèt kòm Alphafold Multimer, prevwa estrikti konbine plizyè sekans. Li toujou gen gwo pousantaj erè menm si li fè pi byen pase teknik anvan yo. Jis% 25 nan 4500 konplèks pwoteyin yo te prevwa avèk siksè.
70% nan rejyon ki graj nan fòmasyon kontak yo te kòrèkteman prevwa, men oryantasyon relatif de pwoteyin yo pa kòrèk. Lè pwofondè aliyman medyàn lan se mwens pase apeprè 30 sekans, presizyon prediksyon Alphafold multimer diminye anpil.
Kouman pou itilize Alphafold Prediksyon
Modèl yo prevwa nan AlphaFold yo ofri nan menm fòma dosye yo epi yo ka itilize nan menm fason ak estrikti eksperimantal yo. Li enpòtan pou pran an kont estimasyon presizyon yo ofri ak modèl la pou anpeche malantandi.
Li itil espesyalman pou estrikti konplike tankou omomè oswa pwoteyin ki pliye sèlman nan prezans yon
ligand enkoni.
Kèk defi
Pwoblèm prensipal nan itilize estrikti prevwa se konprann dinamik, selektivite ligand, kontwòl, alosteri, chanjman apre-tradiksyon, ak sinetik nan lyezon san aksè a pwoteyin ak done byofizik.
Aprantisaj machin ak rechèch ki baze sou fizik molekilè dinamik ka itilize pou simonte pwoblèm sa a.
Ankèt sa yo ka benefisye de achitekti òdinatè espesyalize ak efikas. Pandan ke AlphaFold te reyalize pwogrè fòmidab nan predi estrikti pwoteyin, toujou gen anpil bagay yo aprann nan jaden an nan byoloji estriktirèl, ak prediksyon AlphaFold yo se sèlman pwen depa pou etid nan lavni.
Ki lòt zouti remakab?
RoseTTAFold
RoseTTAFold, ki te kreye pa chèchè University of Washington, menm jan an tou anplwaye algoritm aprantisaj pwofon pou predi estrikti pwoteyin, men li tou entegre yon apwòch roman ke yo rekonèt kòm "simulation dinamik ang Torsion" pou amelyore estrikti yo prevwa.
Metòd sa a bay rezilta ankourajan epi li ka itil nan simonte limit zouti plisman pwoteyin AI ki deja egziste.
trRosetta
Yon lòt zouti, trRosetta, predi plisman pwoteyin lè l sèvi avèk yon nè rezo fòme sou dè milyon de sekans pwoteyin ak estrikti.
Li itilize tou yon teknik "modèl ki baze sou modèl" pou kreye prediksyon pi presi lè w konpare pwoteyin sib la ak estrikti konparab li te ye.
Li te demontre ke trRosetta se kapab predi estrikti yo nan pwoteyin ti ak konplèks pwoteyin.
DeepMetaPSICOV
DeepMetaPSICOV se yon lòt zouti ki konsantre sou predi kat kontak pwoteyin. Sa yo, yo itilize kòm yon gid pou predi plisman pwoteyin. Li itilize pwofondè aprantisaj apwòch pou prevwa chans pou entèraksyon rezidi andedan yon pwoteyin.
Answit itilize sa yo pou prevwa kat kontak jeneral la. DeepMetaPSICOV te montre potansyèl nan predi estrikti pwoteyin ak gwo presizyon, menm lè apwòch anvan yo te echwe.
Ki sa lavni an kenbe?
Tan kap vini an nan plisman AI pwoteyin se klere. Algoritm ki baze sou aprantisaj pwofon, sitou AlphaFold2, dènyèman te fè gwo pwogrè nan prediksyon fyab estrikti pwoteyin.
Konklizyon sa a gen potansyèl pou transfòme devlopman dwòg lè li pèmèt syantis yo konprann pi byen estrikti ak fonksyon pwoteyin yo, ki se sib ki ka geri komen.
Sepandan, pwoblèm tankou prevwa konplèks pwoteyin ak detekte estati fonksyonèl reyèl nan estrikti antisipe rete. Gen plis rechèch ki nesesè pou rezoud pwoblèm sa yo epi ogmante presizyon ak fyab nan algoritm plisman pwoteyin AI.
Men, benefis potansyèl teknoloji sa a se menmen, epi li gen potansyèl pou mennen nan pwodiksyon medikaman ki pi efikas ak presi.
Kite yon Reply