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他们用AI破译卵白质结构“密码”
发布日期:2025-04-28 11:18 点击次数:195
10月9日,瑞典皇家科学院揭晓了2024年诺贝尔化学奖的包摄。好意思国华盛顿大学科学家戴维·贝克因在卵白质野心方面的孝敬,荣获该奖项一半的奖金;另一半奖金则由谷歌“深度念念维”公司首创东谈主、英国科学家德米斯·哈萨比斯和该公司好意思国科学家约翰·江珀分享,以犒赏他们在卵白质结构揣测方面的竖立。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出,本年的诺贝尔化学奖如同“双花并蒂”,他们一方面用计较软件构建出全新卵白质结构,另一方面则基于氨基酸序列竖立出名叫“阿尔法折叠2”的东谈主工智能(AI)模子,罢了对卵白质复杂结构的揣测。这两项科学冲突联袂斥地出高大的可能性。
从新野心全新卵白质
2024年诺贝尔化学奖“花落”卵白质,是因为卵白质对人命至关病笃。莫得卵白质,人命就不能能存在。
卵白质如同人命体内的“良工巧匠”,以其独到的化学智商,编织出人命的各样性与复杂性。它们掌控并驱动人命体内所有的化学反馈,这些反馈共同构筑了人命的宏伟蓝图。同期,卵白质可谓“千面女郎”,上演着激素、信号物资、抗体以及体魄组织构建者等多种脚色。
卵白质频频由20种不同的氨基酸构成,这些氨基酸如同构成人命的“积木”。2003年,贝克行使氨基酸“积木”,得胜创造出一种前所未有的新卵白质,开启了构建卵白质的大门。构建全新卵白质,被称为“从新野心”。而贝克团队构建氨基酸“积木”的元勋,是他们竖立的名为Rosetta的计较软件。他们当先绘图了一种全新结构的主义卵白质,然后从已知结构的卵白质数据库中寻找与主义结构同样的短卵白质片断;随后,Rosetta行使卵白质能量图的基本常识,优化这些片断,给出了最终的氨基酸序列。
而后,贝克研讨小组束缚推崇创意,创造出一系列敷裕设想力的卵白质。这些卵白质正在药物、疫苗、纳米材料和小型传感器等多个界限“大展拳脚”。
为揣测卵白质结构,贝克团队2021年竖立出“Rosetta折叠”模子,并被《科学》杂志评为2021年年度冲突。2023年,基于“Rosetta折叠”的深度学习模子“RFdiffusion”问世。该模子能测试领有不同结构元素的野心组合,并从新开动产生卵白质。该模子还能实施不同的任务,野心氨基酸、寡聚体(多亚基聚体)、有治愈或工业应用出息的复杂结构。
精确揣测卵白质结构
在卵白质的寰宇里,氨基酸以长链的阵势贯串,折叠成复杂的三维结构,赋予卵白质病笃功能。
自20世纪70年代以来,科学家一直起劲于左证氨基酸序列揣测卵白质结构,但这是一项极其深奥的任务。因为有些氨基酸和其他氨基酸相互作用,有些氨基酸则具有疏水性。何况氨基酸链酿成了复杂的阵势,使精确细目卵白质结构难上加难。
AI模子“阿尔法折叠2”的横空出世,为处置这一萦绕在科学家心头50年的坚苦带来改革。
2020年,哈萨比斯和江珀研制出“阿尔法折叠2”。在该模子的匡助下,科学家们已能揣测2亿多种卵白质的结构。
自问世以来,“阿尔法折叠2”获得190个国度和地区200多万研讨东谈主员的应用。有了这一模子,研讨东谈主员随机更潜入地研讨抗生素的耐药性,并野心出能剖释塑料的酶。
本年5月,“深度念念维”推出了“阿尔法折叠3”模子,用来匡助科学家更精确地针对疾病机制竖立更灵验药物。“阿尔法折叠3”随机更准确揣测不同大分子之间复合物的结构,以及大分子、小分子和离子之间的相互作用。
随机揣测卵白质结构并野心全新卵白质,是科学赐予东谈主类最好意思好的礼物之一。(记者 刘 霞)
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