创新与应用案例

人工智能通过DNA序列预测蛋白质折叠

日期:2021-01-13

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GoogleDeepMind项目的科学家开发了一种计算系统,该系统可以通过研究DNA序列来推断赋予生命的蛋白质分子的形状。

蛋白质是构成生命的分子基础。DNA序列告诉细胞如何通过将氨基酸串成不同大小的珠子的项链,从而制造确定的蛋白质。但是这些分子机器如何发挥作用取决于这些项链如何形成复杂的三维结构,这一过程称为蛋白质折叠。数十年来,研究人员使用诸如X射线晶体学或低温电子显微镜等实验技术来解密蛋白质的3D结构,预测蛋白质如何从氨基酸的线性链卷曲成3D形状,从而使它们能够执行活性任务。但是,这种方法可能要花费数月或数年,并且并不总是有效。在生命形式中发现的超过2亿种蛋白质中,只有约170,000种的结构被解析。

如今,来自Google DeepMind项目的AI算法AlphaFold在名为两年一次的“蛋白质结构预测关键评估”竞赛中击败了世界顶级计算实验室。《自然》将AlphaFold称为“解决生物学最大挑战之一的巨大飞跃。”DeepMind称其为“生物学家将计算结构预测用作科学研究的核心工具创造了潜力。”欧洲生物信息学研究所名誉主任珍妮特 桑顿说:“DeepMind团队所取得的成就非常了不起,它将改变结构生物学和蛋白质研究的未来。”AlphaFold仍需要由生物学家进行测试和验证,以识别算法在哪些地方运行良好以及需要改进。

来源:中国科学报、《Nature》

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