Tekoäly ratkaisi biologian suuren pulman: selvitti lähes kaikkien tunnettujen proteiinien rakenteet

Deepmindin tekoäly Alphafold tarvitsi työhön vain 18 kuukautta. Proteiinien tunteminen nopeuttaa erityisesti uusien lääkkeiden löytämistä.

Myoglobiini-proteiinin malli, joka on tehty tietokoneella. Tämä kuva ei ole tutkimuksesta.

28.7. 15:36

DeepMind-yhtiön tekoäly Alphafold on ennustanut lähes kaikkien tunnettujen proteiinien rakenteet.

Näin ollen yhtiö on murtanut yhden biologian suurista haasteista. Työhön meni tekoälyltä vain 1,5 vuotta. Tutkijat sanovat, että työ nopeuttaa jatkossa erityisesti uusien lääkkeiden löytämistä, ja se edistää esimerkiksi malarian torjuntaa. Proteiinien tunteminen voi myös auttaa esimerkiksi muovijätteen torjunnassa.

Lue lisää: Tekoäly ratkaisi yhden biologian suurimmista haasteista – ”Tämä mullistaa lääketieteen, tutkimuksen ja biotekniikan”

Ihmisen solut tuottavat proteiineja eri tarpeisiin. Proteiineja on miljoonia, ja niiden molekyylit ovat laskostuneet mutkikkaisiin muotoihin.

Proteiinien laskostuneiden muotojen määrittäminen on pitkään, jopa vuosi­kymmeniä ollut biologian ja lääketieteen pysyvä ongelma.

Proteiineja on määritelty niiden sisältämien amino­happojen sekvenssien perusteella.

Jotkin näistä aminohapoista houkuttelevat toisiaan, toiset hylkivät vettä. Proteiinit saavat monia muotoja, joita on vaikea määrittää tarkasti.

Aiemmin yhden rakenteen proteiinin selvitystyö on saattanut viedä vuosia.

Tekoälyjä kehittävät brittiläinen yritys Deepmind ilmoitti jo vuoden 2020 lopulla, että se on kehittänyt menetelmän laskostuneiden proteiinien rakenteen tarkkaan ennustamiseen.

Vuoden 2021 puoliväliin mennessä tekoäly Alphafold oli kartoittanut jo 98,5 prosenttia ihmiskehon käyttämistä proteiineista.

Torstaina yhtiö julkaisi yli 200 miljoonan proteiinin rakenteet.

Listassa ovat lähes kaikki proteiinit, jotka on luetteloitu maailman­laajuisesti Uniprotissa, johon on listattu kaikki tunnetut proteiinit.

DeepMind työskenteli proteiinien tunnistamisessa yhdessä Euroopan molekyyli­biologian laboratorion ja Euroopan bioinformatiikan instituutin eli EMBL–EBI:n kanssa.

Niiden avulla se loi tietokannan, johon tutkijat voivat helposti ja vapaasti päästä käsiksi ympäri maailmaa, kertoo tiedelehti New Scientist.

Tutkija Ewan Birney EMBL-EBI:stä kutsuu lehdessä Alphafoldin proteiinien tietokantaa ”lahjaksi ihmiskunnalle”.

”Vain kaksi vuotta sitten emme yksinkertaisesti tajunneet, että tämä olisi mahdollista."

”Olen työskennellyt laskennallisessa biologiassa ja genetiikassa 1990-luvulta lähtien. Olen nähnyt monien asioiden muuttuvan tällä alalla. Tämä muutos on yksi nopeimpia”, Birney sanoo.

Demis Hassabis on menetelmän kehittäneen Deepmind-yhtiön toimitus­johtaja.

Hän sanoo, että tietokannan avulla proteiinien rakenne selviää melkein yhtä helposti kuin tiedon hakeminen hakukone Googlesta. Deepmindin omistaa Alphabet, joka on myös Googlen emoyhtiö.

Tutkijat ovat jo käyttäneet tietokantaa tutkimukseen useilla eri aloilla.

Matt Higgins Oxfordin yliopistosta tutkii kollegoineen proteiinia, jonka he uskovat olevan keskeinen malarialoisen elinkaaren keskeyttämisessä.

Aiemmin työssä käytettiin esimerkiksi röntgen­kristallografiaa, Higgins sanoo. Siinä proteiineihin kohdistetaan röntgensäteitä ja sen hajonnan kuviosta saa tietoa siitä, miltä molekyyli näyttää. Menetelmä ei kuitenkaan aina riittävän tarkasti näe, miltä proteiini näyttää.

Seuraa ja lue artikkeliin liittyviä aiheita

Osaston uusimmat

Luitko jo nämä?

Osaston luetuimmat