Kini ti a ba le lo oye atọwọda lati dahun ọkan ninu awọn ohun ijinlẹ nla julọ ti igbesi aye - kika amuaradagba? Awọn onimo ijinlẹ sayensi ti n ṣiṣẹ lori eyi fun awọn ọdun mẹwa.
Awọn ẹrọ le ni bayi ṣe asọtẹlẹ awọn ẹya amuaradagba pẹlu konge iyalẹnu nipa lilo awọn awoṣe ikẹkọ jinlẹ, iyipada idagbasoke oogun, imọ-ẹrọ, ati imọ wa ti awọn ilana ipilẹ ti ẹkọ.
Darapọ mọ mi lori iwadii kan sinu agbegbe iyalẹnu ti kika amuaradagba AI, nibiti imọ-ẹrọ gige-eti kọlu pẹlu idiju ti igbesi aye funrararẹ.
Ṣiṣafihan ohun ijinlẹ ti Pipa Amuaradagba
Awọn ọlọjẹ ṣiṣẹ ninu ara wa bi awọn ẹrọ kekere lati ṣe awọn iṣẹ ṣiṣe pataki bi fifọ ounjẹ tabi gbigbe atẹgun. Wọn gbọdọ ṣe pọ daradara fun wọn lati ṣiṣẹ ni imunadoko, gẹgẹ bi bọtini kan gbọdọ ge ni deede lati wọ inu titiipa. Ni kete ti a ti ṣẹda amuaradagba, ilana kika idiju pupọ kan bẹrẹ.
Pipapọ amuaradagba jẹ ilana nipasẹ eyiti awọn ẹwọn gigun ti amino acids, awọn bulọọki ile amuaradagba, ṣe pọ si awọn ẹya onisẹpo mẹta ti o sọ iṣẹ amuaradagba naa.
Ro kan gigun okun ti awọn ilẹkẹ ti o gbọdọ wa ni pase sinu kan kongẹ fọọmu; eyi ni ohun ti o nwaye nigbati amuaradagba ba npa. Sibẹsibẹ, ko dabi awọn ilẹkẹ, awọn amino acids ni awọn abuda alailẹgbẹ ati ibaraenisepo pẹlu ara wọn ni awọn ọna oriṣiriṣi, ṣiṣe kika amuaradagba ni eka ati ilana ifura.
Aworan ti o wa nihin duro fun haemoglobin eniyan, eyiti o jẹ amuaradagba ti a ṣe pọ daradara
Awọn ọlọjẹ gbọdọ ṣe pọ ni kiakia ati ni deede, tabi wọn yoo di aṣiṣe ati alebu. Iyẹn le ja si awọn aisan bii Alusaima ati Pakinsini. Iwọn otutu, titẹ, ati wiwa awọn ohun elo miiran ninu sẹẹli gbogbo ni ipa lori ilana kika.
Lẹhin awọn ewadun ti iwadii, awọn onimo ijinlẹ sayensi tun n gbiyanju lati ṣawari ni deede bi awọn ọlọjẹ ṣe pọ.
A dupẹ, awọn ilọsiwaju ninu oye atọwọda n ṣe ilọsiwaju idagbasoke ni eka naa. Awọn onimo ijinlẹ sayensi le ṣe ifojusọna ilana ti awọn ọlọjẹ ni deede diẹ sii ju ti tẹlẹ lọ nipa lilo ẹrọ aligoridimu lati ṣayẹwo awọn iwọn nla ti data.
Eyi ni agbara lati yi idagbasoke oogun pada ati pọ si imọ molikula wa ti aisan naa.
Njẹ Awọn ẹrọ le Ṣe Dara julọ?
Awọn ilana Iyipada Amuaradagba Iṣeduro Ni Awọn idiwọn
Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti ń gbìyànjú láti mọ bí wọ́n ṣe ń pa èròjà protein jáde fún ọ̀pọ̀ ẹ̀wádún, ṣùgbọ́n ìdààmú ti ìlànà náà ti jẹ́ kí èyí jẹ́ kókó ẹ̀kọ́ tí ó ṣòro.
Awọn isunmọ asọtẹlẹ igbekalẹ amuaradagba ti aṣa lo apapọ awọn ilana idanwo ati awoṣe kọnputa, sibẹsibẹ, gbogbo awọn ọna wọnyi ni awọn ailagbara.
Awọn imọ-ẹrọ adanwo bii X-ray crystallography ati resonance magnetik (NMR) le jẹ akoko-n gba ati iye owo. Ati pe, awọn awoṣe kọnputa nigbakan da lori awọn arosinu ti o rọrun, eyiti o le ja si awọn asọtẹlẹ aṣiṣe.
AI Le Bori Awọn idiwo wọnyi
Oriire, oye atọwọda n pese ileri tuntun fun deede diẹ sii ati imunadoko asọtẹlẹ igbekalẹ amuaradagba. Awọn algoridimu ikẹkọ ẹrọ le ṣe ayẹwo awọn iwọn nla ti data. Ati pe, wọn ṣii awọn ilana ti eniyan yoo padanu.
Eyi ti yorisi ṣiṣẹda awọn irinṣẹ sọfitiwia tuntun ati awọn iru ẹrọ ti o lagbara lati ṣe asọtẹlẹ eto amuaradagba pẹlu pipe ti ko lẹgbẹ.
Awọn Algorithms Ẹkọ Ẹrọ ti o ni ileri julọ fun Asọtẹlẹ Ilana Amuaradagba
Eto AlphaFold ti Google ṣe Onigbagbo egbe jẹ ọkan ninu awọn ilọsiwaju ti o ni ileri julọ ni agbegbe yii. O ti ni ilọsiwaju nla ni awọn ọdun aipẹ nipa lilo jin aligoridimu lati ṣe asọtẹlẹ ilana ti awọn ọlọjẹ ti o da lori awọn ilana amino acid wọn.
Awọn nẹtiwọọki nkankikan, awọn ẹrọ fekito atilẹyin, ati awọn igbo laileto wa laarin awọn ọna ikẹkọ ẹrọ diẹ sii ti o ṣafihan ileri fun asọtẹlẹ eto amuaradagba.
Awọn algoridimu wọnyi le kọ ẹkọ lati awọn ipilẹ data nla. Ati pe, wọn le ṣe ifojusọna awọn ibamu laarin awọn oriṣiriṣi amino acids. Nitorinaa, jẹ ki a wo bii o ṣe n ṣiṣẹ.
Awọn Itupalẹ Ẹgbẹ-itankalẹ ati Iran AlphaFold akọkọ
Aseyori ti AlphaFold ti a ṣe lori awoṣe nẹtiwọọki nkankikan ti o jinlẹ ti o ni idagbasoke ni lilo itupalẹ iṣọpọ-itankalẹ. Agbekale ti itankalẹ-itankalẹ sọ pe ti amino acids meji ninu amuaradagba kan ba ṣe ajọṣepọ pẹlu ara wọn, wọn yoo dagbasoke papọ lati tọju ọna asopọ iṣẹ wọn.
Awọn oniwadi le rii iru orisii amino acids wo ni o ṣeese lati wa ni ifọwọkan ni eto 3D nipa ifiwera awọn ilana amino acid ti ọpọlọpọ awọn ọlọjẹ ti o jọra.
Data yii ṣiṣẹ bi ipilẹ fun aṣetunṣe akọkọ ti AlphaFold. O ṣe asọtẹlẹ awọn gigun laarin awọn orisii amino acid bakanna bi awọn igun ti awọn ifunmọ peptide ti o so wọn pọ. Ọna yii ju gbogbo awọn isunmọ ṣaaju fun asọtẹlẹ eto amuaradagba lati ọkọọkan, botilẹjẹpe deede tun ni ihamọ fun awọn ọlọjẹ laisi awọn awoṣe ti o han gbangba.
AlphaFold 2: Ilana Titun Titun
AlphaFold2 jẹ sọfitiwia kọnputa ti a ṣẹda nipasẹ DeepMind ti o nlo ọkọọkan amino acid amuaradagba lati ṣe asọtẹlẹ igbekalẹ 3D ti amuaradagba.
Eyi ṣe pataki nitori pe eto amuaradagba n sọ bi o ṣe n ṣiṣẹ, ati oye iṣẹ rẹ le ṣe iranlọwọ fun awọn onimo ijinlẹ sayensi lati dagbasoke awọn oogun ti o fojusi amuaradagba.
Nẹtiwọọki nkankikan AlphaFold2 n gba bi titẹ sii lẹsẹsẹ amino acid amuaradagba bi daradara bi awọn alaye nipa bawo ni itọsẹ yẹn ṣe fiwera si awọn ilana miiran ninu ibi ipamọ data (eyi ni a pe ni “tito lẹsẹsẹ”).
Nẹtiwọọki nkankikan ṣe asọtẹlẹ nipa eto 3D amuaradagba ti o da lori titẹ sii yii.
Kini Ṣeto Yatọ si AlphaFold2?
Ni idakeji si awọn isunmọ miiran, AlphaFold2 ṣe asọtẹlẹ igbekalẹ 3D gidi ti amuaradagba dipo kiki iyapa laarin awọn orisii amino acids tabi awọn igun laarin awọn ifunmọ ti o so wọn pọ (gẹgẹbi awọn algoridimu iṣaaju ti ṣe).
Ni ibere fun nẹtiwọọki nkankikan lati ṣe ifojusọna eto kikun ni ẹẹkan, eto naa jẹ koodu si opin-si-opin.
Iwa bọtini miiran ti AlphaFold2 ni pe o funni ni iṣiro ti bii igboya ti o wa ninu asọtẹlẹ rẹ. Eyi ni a gbekalẹ bi ifaminsi awọ lori eto ti ifojusọna, pẹlu pupa ti o nsoju igbẹkẹle giga ati buluu ni iyanju igbẹkẹle kekere.
Eyi wulo nitori pe o sọ fun awọn onimọ-jinlẹ nipa iduroṣinṣin ti asọtẹlẹ naa.
Asọtẹlẹ Iṣeto Ajọpọ ti Awọn Ọkọọkan
Imugboroosi tuntun ti Alphafold2, ti a mọ si Alphafold Multimer, ṣe asọtẹlẹ igbekalẹ apapọ ti ọpọlọpọ awọn ilana. O tun ni awọn oṣuwọn aṣiṣe giga paapaa ti o ba ṣiṣẹ dara julọ ju awọn ilana iṣaaju lọ. O kan% 25 ti awọn eka amuaradagba 4500 ni a sọtẹlẹ ni aṣeyọri.
70% ti awọn agbegbe ti o ni inira ti iṣeto olubasọrọ ni a sọtẹlẹ ni deede, ṣugbọn iṣalaye ibatan ti awọn ọlọjẹ meji ko tọ. Nigbati ijinle titete agbedemeji kere ju aijọju awọn ilana 30, išedede ti awọn asọtẹlẹ Alphafold multimer kọ ni pataki.
Bii o ṣe le Lo Awọn asọtẹlẹ Alphafold
Awọn awoṣe asọtẹlẹ lati AlphaFold ni a funni ni awọn ọna kika faili kanna ati pe o le ṣee lo ni awọn ọna kanna bi awọn ẹya idanwo. O ṣe pataki lati ṣe akiyesi awọn iṣiro deede ti a nṣe pẹlu awoṣe lati le ṣe idiwọ awọn aiyede.
O ṣe iranlọwọ paapaa fun awọn ẹya idiju bii awọn hommers interwoven tabi awọn ọlọjẹ ti o pọ nikan ni iwaju ẹya
aimọ ligand.
Diẹ ninu awọn italaya
Iṣoro akọkọ ni lilo awọn ẹya ti a ti sọtẹlẹ ni agbọye awọn adaṣe, yiyan ligand, iṣakoso, allostery, awọn iyipada post-translational, ati awọn kinetics ti abuda laisi iraye si amuaradagba ati data biophysical.
Ẹrọ ẹrọ ati iwadi awọn agbara molikula ti o da lori fisiksi le ṣee lo lati bori iṣoro yii.
Awọn iwadii wọnyi le ni anfani lati amọja ati faaji kọnputa daradara. Lakoko ti AlphaFold ti ṣaṣeyọri awọn ilọsiwaju nla ni asọtẹlẹ awọn ẹya amuaradagba, pupọ tun wa lati kọ ẹkọ ni aaye ti isedale igbekalẹ, ati awọn asọtẹlẹ AlphaFold jẹ aaye ibẹrẹ nikan fun ikẹkọ ọjọ iwaju.
Kini Awọn Irinṣẹ Iyalẹnu miiran?
RoseTTAFold
RoseTTAFold, ti a ṣẹda nipasẹ awọn oniwadi Yunifasiti ti Washington, bakanna lo awọn algoridimu ikẹkọ ti o jinlẹ lati ṣe asọtẹlẹ awọn ẹya amuaradagba, ṣugbọn o tun ṣepọ ọna aramada ti a mọ ni “awọn iṣeṣiro angle torsion dynamics” lati mu awọn ẹya asọtẹlẹ dara si.
Ọna yii ti mu awọn abajade iwuri ati pe o le wulo ni bibori awọn idiwọn ti awọn irinṣẹ kika amuaradagba AI ti o wa.
tRosetta
Ọpa miiran, trRosetta, sọ asọtẹlẹ kika amuaradagba nipa lilo a Nẹtiwọki ti nhu ikẹkọ lori awọn miliọnu awọn ilana amuaradagba ati awọn ẹya.
O tun nlo ilana “awoṣe ti o da lori awoṣe” lati ṣẹda awọn asọtẹlẹ kongẹ diẹ sii nipa ifiwera amuaradagba ibi-afẹde si awọn ẹya ti a mọ afiwera.
O ti ṣe afihan pe trRosetta ni agbara lati ṣe asọtẹlẹ awọn ẹya ti awọn ọlọjẹ kekere ati awọn eka amuaradagba.
DeepMetaPSICOV
DeepMetaPSICOV jẹ irinṣẹ miiran ti o dojukọ asọtẹlẹ awọn maapu olubasọrọ amuaradagba. Iwọnyi, ni a lo bi itọsọna lati ṣe asọtẹlẹ kika amuaradagba. O nlo ẹkọ jinlẹ awọn isunmọ si asọtẹlẹ iṣeeṣe ti awọn ibaraenisepo iyokù inu amuaradagba kan.
Awọn wọnyi ni a lo nigbamii lati ṣe asọtẹlẹ maapu olubasọrọ gbogbogbo. DeepMetaPSICOV ti ṣe afihan agbara ni sisọ awọn ẹya amuaradagba pẹlu deede nla, paapaa nigbati awọn isunmọ iṣaaju ti kuna.
Kí Ló Máa Ṣẹlẹ̀ Lọ́jọ́ iwájú?
Ojo iwaju ti kika amuaradagba AI jẹ imọlẹ. Awọn algoridimu ti o da lori ẹkọ ti o jinlẹ, ni pataki AlphaFold2, ti ṣe ilọsiwaju nla laipẹ ni sisọ asọtẹlẹ awọn ẹya amuaradagba.
Wiwa yii ni agbara lati yi idagbasoke idagbasoke oogun pada nipa gbigba awọn onimo ijinlẹ sayensi laaye lati ni oye eto ati iṣẹ ti awọn ọlọjẹ daradara, eyiti o jẹ awọn ibi-afẹde itọju ailera ti o wọpọ.
Bibẹẹkọ, awọn ọran bii asọtẹlẹ awọn eka amuaradagba ati wiwa ipo iṣẹ ṣiṣe gidi ti awọn ẹya ti ifojusọna wa. Iwadi diẹ sii ni a nilo lati yanju awọn ọran wọnyi ati mu deede ati igbẹkẹle ti awọn algoridimu kika amuaradagba AI.
Sibẹsibẹ, awọn anfani ti o pọju ti imọ-ẹrọ yii jẹ nla, ati pe o ni agbara lati ṣe amọna si iṣelọpọ awọn oogun ti o munadoko ati deede.
Fi a Reply