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  新智元報道  

來源：nature

編輯：su、yaxin

【新智元導(dǎo)讀】時隔一月，AlphaFold再次登上nautre，還是封面！上個月，DeepMind開源了AlphaFold2，并發(fā)布了數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)了對人類98.5%蛋白質(zhì)組全預(yù)測。

這周，AlphaFold 再登Nature，封面！

 

 

距離上次「雙登」Nature 也就一個月。

 

翻開Nature，又看到了熟悉的文章。這不是7月刷屏科研圈的2篇論文嗎！

 

題目還長得挺像，都是說「用AlphaFold準確預(yù)測蛋白質(zhì)」。

 

同樣在這周Nature期刊上，還有一篇題為《蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的革命性變化》的社論文章，說明了AlphaFold的重要意義。

 

 

DeepMind 研究人員描述了AlphaFold 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最近更新。

 

有人說，AlphaFold2 足以改變?nèi)祟?。不可小覷的是，AlphaFold確實是學(xué)術(shù)界「海嘯級」的存在。

AlphaFold 2開源，98.5%人類蛋白全預(yù)測

要知道，當年AlphaFold2橫空出世，那是真·沸騰了學(xué)術(shù)圈。

 

不僅谷歌CEO皮猜、馬斯克、李飛飛等大V紛紛點贊，連馬普所的演化生物研究所所長Andrei Lupas都直言：「它會改變一切?！?/span>

 

7月15日，DeepMind在Nature上發(fā)表了一篇論文，開源了其基于深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AlphaFold 2模型。

 

 

同天，Science上，華盛頓大學(xué)也發(fā)表了自己開發(fā)的蛋白質(zhì)預(yù)測工 RoseTTAFold。

 

RoseTTAFold不僅性能上和AlphaFold 2相當，預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也「快、狠、準」。

 

AlphaFold2開源僅一周后，DeepMind震撼發(fā)布AlphaFold數(shù)據(jù)集，再次引爆科研圈！

 

文章描述了AlphaFold對人類蛋白質(zhì)組的結(jié)構(gòu)預(yù)測，覆蓋了98.5%的所有人類蛋白質(zhì)組，還對20種其它生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行了預(yù)測。

 

 

公布了他們已經(jīng)使用AlphaFold工具預(yù)測的來自人類和20種其他生物共350000種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，例如大腸桿菌、酵母菌和果蠅等等。

 

果蠅蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)示意圖

 

蛋白質(zhì)的 3D 結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了它的功能，通過研究蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)，生物學(xué)家不僅可以更加快速地研發(fā)出針對各類疾病的藥物，甚至能夠揭開生命之謎。

AI模型預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，解密生命系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)究竟有多重要？所有生物都由蛋白質(zhì)構(gòu)成。

 

要想從分子水平上了解蛋白質(zhì)的作用機制，就需要精確了解蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)。

 

要知道，蛋白質(zhì)只有正確折疊為特定的3D構(gòu)型，才能發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。

 

 

然而，破解蛋白質(zhì)折疊問題、探明蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)卻是個大難題。

 

隨著人工智能時代的來臨，解決蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測這一難題有了新思路、新方法！

 

借助機器學(xué)習(xí)的方法，可開發(fā)AI模型預(yù)測蛋白質(zhì)的精確3D原子結(jié)構(gòu)。

 

2018年，AlphaFold在國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測競賽（CASP）上首次亮相，在98只參賽隊伍中排名第一！

 

而第二代AlphaFold的突破在于，預(yù)測所有原子的3D結(jié)構(gòu)，更快更準確地預(yù)測出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

 

 

目前，DeepMind團隊將 AlphaFold 應(yīng)用到 20,296 種蛋白質(zhì)，占人類蛋白質(zhì)組的 98.5%。

 

AlphaFold幾乎是預(yù)測了人類蛋白質(zhì)組里以單個蛋白為單位的空間三維結(jié)構(gòu)，而且結(jié)果相當精確！這本身就是結(jié)構(gòu)生物學(xué)上的一大突破。

 

而且，明晰蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可以進一步推動生命學(xué)科的研究。

 

比如，遺傳學(xué)家可以弄明白某個突變對蛋白功能的影響，藥物開發(fā)人員可以借助蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測確定酶的活性位點，環(huán)境保護專家則在思索如何利用AlphaFold 2開發(fā)新的酶來降解塑料……

 

對一個超過2千殘基的病毒RNA聚合酶的預(yù)測

 

當然，研究人員必定會對AlphaFold 2進一步優(yōu)化，我們也期待看到將AlphaFold應(yīng)用到預(yù)測蛋白質(zhì)復(fù)合體、蛋白質(zhì)和小分子的復(fù)合物上。

 

未來可期！

 

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03819-2

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03828-1