Pomoću umjetne inteligencije riješili jedan od najvećih misterija biologije: ‘Izvanredno postignuće!‘

Stručnjaci iz londonskog laboratorija AI, DeepMind pomoću umjetne inteligencije riješili su jedan od najvećih misterija biologije - naime, znanstvenike je već pola stoljeća zbunjivalo savijanje proteina u jedinstveni trodimenzionalni oblik, no sad su, čini se, u Londonu napokon velikim dijelom riješili taj problem.

Prema pisanju BBC-ja, njihov program uspio je odrediti oblik proteina na razini preciznosti usporedivoj sa skupim i dugotrajnim laboratorijskim metodama. Stručnjaci očekuju da će ovo njihovo najnovije otkriće ubrzati istraživanje mnogih bolesti, uključujući i covid-19.

- Sposobnost brzog i preciznog istraživanja oblika proteina prava je znanstvena revolucija. Ovo je doista izvanredno postignuće - izjavio je doktor Andriy Kryshtafovych sa Sveučilišta u Kaliforniji i jedan od znanstvenika koji je sudjelovao u projektu.

Proteine možemo naći u svim živim bićima - oni zapravo igraju središnju ulogu u kemijskim procesima ključnima za život. Čine ih nizovi aminokiselina, a sami proteini na bezbroj načina skupljaju se u složene oblike koji su na kraju ključni za održavanje brojnih vitalnih funkcija. Također, mnoge bolesti povezane su s ulogom bjelančevina u kataliziranju kemijskih reakcija (enzimi), borbi protiv bolesti (antitijela), a u nekim slučajevima djeluju i kao svojevrsni kemijski glasnici (hormoni poput inzulina).

- Postoje deseci tisuća ljudskih bjelančevina i mnogo milijardi drugih vrsta, uključujući bakterije i viruse, ali izrada oblika samo jednog od njih zahtijeva skupu opremu i može potrajati godinama - kaže dr. John Moult s američkog Sveučilišta Maryland pa dodaje:

"Čak i sićušna preuređenja ovih vitalnih molekula mogu imati katastrofalne posljedice na ljudsko zdravlje, pa je jedan od najučinkovitijih načina za razumijevanje bolesti i pronalaženje novih tretmana upravo proučavanje već uključenih proteina".

Nakon što je Christian Anfinsen 1972. godine dobio Nobelovu nagradu za rad kojim je pokazao kako odrediti oblik proteina na temelju slijeda njihovih aminokiselinskih struktura, timovi iz 20-ak zemalja svake dvije godine pokušavaju pomoću računala predvidjeti oblik struktura od oko 100 proteina iz njihovih aminokiselinskih sekvenci.

U isto vrijeme, biolozi u laboratoriju izrađuju trodimenzionalne strukture koristeći tradicionalne tehnike poput rendgenske kristalografije i NMR spektroskopije, koje određuju mjesto svakog atoma u odnosu na drugi u molekuli proteina.

Tim znanstvenika iz Caspa (The Community Wide Experiment on the Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction) ova predviđanja zatim uspoređuje s 3D strukturama do kojih su došli eksperimentalnim metodama.

U posljednjoj fazi novog istraživanja, londonski laboratorij odredio je oblik za dvije trećine proteina s točnošću usporedivom s laboratorijskim pokusima.

BBC piše kako je poznavanje trodimenzionalne strukture proteina važno za stvaranje lijekova i razumijevanje ljudskih bolesti, uključujući rak, demenciju i zarazne bolesti. Jedan od primjera je i covid-19, gdje su znanstvenici proučavali kako protein na površini virusa Sars-CoV-2 djeluje na ljudske stanice.

- Razumijevanje načina na koji se proteinski slijed savija u tri dimenzije zaista je jedno od temeljnih pitanja biologije. Način na koji protein funkcionira ovisi o njegovoj trodimenzionalnoj strukturi, a funkcija proteina relevantna je za sva zdravstvena pitanja. Upravo poznavanjem trodimenzionalnih struktura bjelančevina možemo pomoći u stvaranju lijekova i intervenirati sa zdravstvenim problemima, bilo da je riječ o infekcijama ili nasljednim bolestima - kaže profesor Andrew Martin sa Sveučilišta u Londonu (UCL).

Bez obzira na ova saznanja, i dalje postoji niz nepoznanica, primjerice, još treba utvrditi kako se više proteina međusobno uklapaju i kako proteini "komuniciraju" s drugim molekulama, poput DNA i RNA.

- Sad kad je problem u velikoj mjeri riješen za pojedinačne proteine, otvoren je put za razvoj novih metoda za određivanje oblika proteinskih kompleksa - rekao je dr. Andriy Kryshtafovych.