Raziskovalna skupina na Univerzi v Baslu in švicarskem inštitutu za bioinformatiko SIB je odkrila zaklad neopredeljenih beljakovin. Z nedavno revolucijo globokega učenja so odkrili na stotine novih beljakovinskih družin in celo novo predvideno zlaganje beljakovin.
Revolucija znanosti beljakovin
V zadnjih letih je AlphaFold revolucioniral znanost o beljakovinah. To orodje umetne inteligence je bilo usposobljeno na podlagi podatkov o beljakovinah, ki so jih znanstveniki zbirali več kot 50 let, in lahko z visoko natančnostjo napove 3D obliko beljakovin. Njegov uspeh je lani spodbudil modeliranje osupljivih 215 milijonov beljakovin, kar je omogočilo vpogled v oblike skoraj vseh beljakovin. To je še posebej zanimivo za beljakovine, ki niso bile eksperimentalno raziskane, zapleten in dolgotrajen proces.
»Zdaj obstaja veliko virov informacij o beljakovinah, ki zajemajo dragocene vpoglede v to, kako se beljakovine razvijajo in delujejo,« pravi Joana Pereira, vodja študije. Kljub temu se raziskave že dolgo soočajo s podatkovno džunglo. Raziskovalni skupini, ki jo vodi profesor Torsten Schwede, vodja skupine na Biozentrumu Univerze v Baslu in Švicarskem inštitutu za bioinformatiko, je zdaj uspelo dešifrirati nekatere prikrite informacije.
Pogled iz ptičje perspektive razkrije nove beljakovinske družine.
Raziskovalci so zgradili interaktivno mrežo 53 milijonov beljakovin z visokokakovostnimi strukturami AlphaFold. »To omrežje služi kot dragocen vir za teoretično napovedovanje neznanih družin beljakovin in njihovih funkcij v velikem obsegu,« poudarja dr. Janani Durairaj, prvi avtor. Ekipa je uspela identificirati 290 novih beljakovinskih družin in eno novo beljakovinsko gubo, ki spominja na obliko rože.
Na podlagi strokovnega znanja skupine Schwede pri razvoju in vzdrževanju vodilne programske opreme SWISS-MODEL so dali omrežje na voljo kot interaktivni spletni vir, imenovan Protein Universe Atlas.
Umetna inteligenca kot dragoceno orodje v raziskavah
Ekipa je uporabila orodja, ki temeljijo na poglobljenem učenju, za iskanje novosti v tem omrežju in utirajo pot inovacijam v znanostih o življenju, od osnovnih do uporabnih raziskav. »Razumevanje strukture in delovanja beljakovin je običajno eden od prvih korakov za razvoj novega zdravila ali spreminjanje njihovih funkcij z inženiringom beljakovin, na primer,« pravi Pereira. Delo je bilo podprto z dotacijo kickstarter SIB za spodbujanje sprejemanja umetne inteligence v virih znanosti o življenju. Poudarja preobrazbeni potencial globokega učenja in inteligentnih algoritmov v raziskavah.
Z atlasom Protein Universe Atlas lahko znanstveniki zdaj izvedo več o beljakovinah, ki so pomembne za njihove raziskave. »Upamo, da bo ta vir pomagal ne le raziskovalcem in biokuratorjem, temveč tudi študentom in učiteljem, saj bo zagotovil novo platformo za učenje o raznolikosti beljakovin, od strukture, delovanja do evolucije,« pravi Janani Durairaj.
Novinar
