Fysikere bruger kunstig intelligens til at finde de hidtil mest komplekse proteinknuder

Spørgsmålet om, hvordan den kemiske sammensætning af et protein – aminosyresekvensen – bestemmer dets 3D-struktur, har været en af ​​de største udfordringer inden for biofysik i mere end et halvt århundrede. Denne viden om den såkaldte "foldning" af proteiner er meget efterspurgt, da den bidrager væsentligt til forståelsen af ​​forskellige sygdomme og deres behandling, bl.a. Af disse grunde har Googles DeepMind-forskningsteam udviklet AlphaFold, en kunstig intelligens, der forudsiger 3D-strukturer.

Et hold bestående af forskere fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og University of California, Los Angeles, har nu set nærmere på disse strukturer og undersøgt dem med hensyn til knob. Vi kender først og fremmest knuder fra snørebånd og kabler, men de forekommer også på nanoskalaen i vores celler. Knyttede proteiner kan ikke kun bruges til at vurdere kvaliteten af ​​strukturforudsigelser, men rejser også vigtige spørgsmål om foldningsmekanismer og udviklingen af ​​proteiner.

De mest komplekse knob som test for AlphaFold

"Vi undersøgte numerisk alle - det er omkring 100.000 - forudsigelser af AlphaFold for nye proteinknuder," sagde Maarten A. Brems, en Ph.D. studerende i gruppen af ​​Dr. Peter Virnau ved Mainz Universitet. Målet var at identificere sjældne strukturer af høj kvalitet indeholdende komplekse og hidtil ukendte proteinknuder for at danne grundlag for eksperimentel verifikation af AlphaFolds forudsigelser. Undersøgelsen opdagede ikke kun det mest komplekse knudede protein til dato, men også de første sammensatte knuder i proteiner. Sidstnævnte kan opfattes som to separate knob på samme streng.

"Disse nye opdagelser giver også indsigt i de evolutionære mekanismer bag sådanne sjældne proteiner," tilføjede Robert Runkel, en teoretisk fysiker også involveret i projektet. Resultaterne af denne undersøgelse blev for nylig offentliggjort i Protein Science .

Dr. Peter Virnau er tilfreds med resultaterne:"Vi har allerede etableret et samarbejde med vores kollega Dr. Todd Yeates fra UCLA for at bekræfte disse strukturer eksperimentelt. Denne forskningslinje vil forme biofysiksamfundets syn på kunstig intelligens - og vi er heldige at have en ekspert som Todd Yeates involveret." + Udforsk yderligere

Fysikere bruger matematiske algoritmer til at undersøge eksperimentelle 3D-strukturer af kromosomer