Freitag, August 12, 2022
StartTECHNOLOGIEGoogles KI knackt die 3D-Struktur aller Proteine, die der Wissenschaft bekannt sind

Googles KI knackt die 3D-Struktur aller Proteine, die der Wissenschaft bekannt sind

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DeepMind AI von Google hat die 3D-Struktur fast aller der Wissenschaft bekannten Proteine ​​vorhergesagt, ein Fortschritt, der zu einem besseren Verständnis seltener genetischer Krankheiten führen und auch zur Entwicklung neuer Impfstoffe und Medikamente beitragen kann.

DeepMind gab am Donnerstag bekannt, dass seine AlphaFold-KI die Struktur von über 200 Millionen Proteinen geknackt hat – das gesamte „Proteinuniversum“, das Wissenschaftlern bekannt ist.

Proteine ​​sind die Bausteine ​​des Lebens und spielen im Körper vielfältige Rollen als Bausteine, Transportmoleküle sowie als funktionelle Katalysatoren chemischer Reaktionen im Körper als Enzyme.

Die einzigartige 3D-Struktur, die jedes dieser Proteine ​​im Körper durch die Faltung ihrer konstituierenden Aminosäuremolekülketten annimmt, spielt eine wichtige Rolle für ihre Funktion.

Seit Jahrzehnten versuchen Biologen, Proteinstrukturen mit teuren experimentellen Mitteln vorherzusagen, einschließlich der Verwendung mühsamer, zeitaufwändiger Methoden wie Röntgenkristallographie oder Elektronenmikroskopie.

Mit dem Aufkommen von Computern haben Forscher virtuelle Modelle erstellt, wie sich Aminosäureketten, aus denen Proteine ​​bestehen, unter verschiedenen Bedingungen falten und zur 3D-Gesamtstruktur von Proteinen führen würden.

Mit der Veröffentlichung von AlphaFold im Jahr 2020 haben über eine halbe Million Forscher auf der ganzen Welt die KI-Anwendung genutzt, um die Struktur „fast aller der Wissenschaft bekannten katalogisierten Proteine“ zu knacken.

AlphaFold wurde etwa 100.000 bekannten Proteinfaltungsstrukturen ausgesetzt – die bereits von Wissenschaftlern geknackt wurden – von denen die KI gelernt hat, den Rest zu entschlüsseln, sagt das Unternehmen.

Laut DeepMind wird der jüngste Fortschritt die AlphaFold Protein Structure Database (AlphaFold DB) von fast 1 Million Strukturen auf über 200 Millionen Strukturen erweitern, mit dem Potenzial, den Fortschritt bei wichtigen realen Problemen zu beschleunigen, „die von der Verschmutzung durch Plastik bis zur Antibiotikaresistenz reichen .“

In dem neuen Update hat DeepMind die vorhergesagten Strukturen für Proteine ​​hinzugefügt, die in Pflanzen, Bakterien, Tieren und anderen Organismen vorkommen, die zur Lösung wichtiger globaler Probleme beitragen könnten, „einschließlich Nachhaltigkeit, Ernährungsunsicherheit und vernachlässigter Krankheiten“, stellte das Unternehmen in a fest Aussage.

„Man kann sich vorstellen, dass es das gesamte Proteinuniversum abdeckt. Wir stehen jetzt am Beginn einer neuen Ära in der digitalen Biologie“, sagte DeepMind-Chef Demis Hassabis bei einer Pressekonferenz.

Mit den neuen Strukturvorhersagen können Wissenschaftler besser verstehen, ob unterschiedliche Formen der Proteine, die sich zwischen Individuen unterscheiden, mit Krankheiten in Verbindung stehen.

Beispielsweise helfen von AlphaFold vorhergesagte Proteinstrukturen bei der Entwicklung von Medikamenten gegen vernachlässigte Tropenkrankheiten wie Leishmaniose und die Chagas-Krankheit – Krankheiten, von denen Menschen in ärmeren Teilen der Welt überproportional betroffen sind.

Und im April nutzten Wissenschaftler der Yale University die Datenbank von AlphaFold, um einen neuen Malaria-Impfstoff zu entwickeln.

Durch das Aufbrechen der Struktur von Schlüsselproteinen im Körper, die mit Krankheiten in Verbindung gebracht werden, können Wissenschaftler Medikamente modellieren, die effektiv fehlerhafte Proteine ​​aktivieren oder deren Rolle übernehmen oder diejenigen unterdrücken können, die Probleme verursachen.

Die Entschlüsselung von Proteinstrukturen hilft nicht nur bei der Heilung von Krankheiten, sondern kann auch dabei helfen, Lösungen für globale Umweltprobleme zu entwickeln.

Beispielsweise haben sich Forscher mit der KI von DeepMind zusammengetan, um schneller wirkende Enzyme zu entwickeln, um einige der umweltschädlichsten Einwegkunststoffe der Welt abzubauen und zu recyceln.

„AlphaFold ist der einzigartige und bedeutsame Fortschritt in der Biowissenschaft, der die Leistungsfähigkeit der KI demonstriert. Die Bestimmung der 3D-Struktur eines Proteins dauerte früher viele Monate oder Jahre, jetzt dauert es Sekunden“, sagte Eric Topol, Gründer und Direktor des Scripps Research Translational Institute.

„AlphaFold hat bereits massive Entdeckungen beschleunigt und ermöglicht, darunter das Aufbrechen der Struktur des Kernporenkomplexes. Und mit dieser neuen Hinzufügung von Strukturen, die fast das gesamte Proteinuniversum erhellen, können wir davon ausgehen, dass jeden Tag mehr biologische Rätsel gelöst werden“, fügte Dr. Topol hinzu.

Leo V.
Leo V.
Ich arbeite seit ca. 4 Jahren als Redakteurin in Bereichen wie Politik, Unterhaltung, Technik und Sport. Sie können an theaktuellenews@hotmail.com schreiben, um mich zu erreichen.
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