Что искусственный интеллект AlphaFold «знает» о физике белка?

Наука и жизньFan

Искусственный интеллект для физики белка

Член-корреспондент РАН Алексей Финкельштейн (Институт белка РАН, биологический факультет МГУ ), кандидат физико-математических наук Наталья Богатырёва (Институт белка РА Н), кандидат физико-математических наук Дмитрий Иванков (Центр молекулярной и клеточной биологии Сколковского института науки и технологий)

Предсказанная AlphaFold 2 укладка главной цепи одного из белков, выбранных для соревнования CASP14 в 2020 году. Укладка белка была известна из эксперимента; результат AlphaFold 2 (синий цвет) очень точно (среднее различие координат атомов — чуть меньше ангстрема) совпал с экспериментальными данными (зелёный цвет). Источник: Jumper J., Evans R., Pritzel A. et al. Nature 596, 583—589 (2021)/CC BY 4.0

Не так давно мировая наука получила в своё распоряжение новую разновидность искусственного интеллекта — программу AlphaFold. Порой можно услышать, что эта программа заменяет собой целую область молекулярной биологии — ту, где занимаются пространственными структурами белков. AlphaFold действительно использует весьма и весьма успешный алгоритм в предсказании трёхмерных «портретов» белковых молекул. Однако прежде чем говорить о революционном успехе, нужно уточнить, что именно предсказывает искусственный интеллект этой программы, как он это делает и что он «знает».

В чем сила программы AlphaFold

Белки — это и молекулярные машины, и строительные блоки, и оружие живой клетки. Белки образованы полипептидными цепями, обычно весьма длинными, включающими сотни аминокислотных остатков. Клетка синтезирует белки из двадцати основных аминокислот, последовательность которых в полипептидных цепях кодируется генами. Но ни один белок не существует в виде прямой «палки» из сшитых друг с другом аминокислот. Аминокислотные остатки полипептидной цепи неизбежно взаимодействуют между собой. Физико-химические взаимодействия определяют геометрию связей между атомами, их сближение и отталкивание, их отношения с окружающей средой — водой, ионами, другими молекулами. Полипептидная цепь многократно изгибается, накладывается сама на себя — будучи изначально неупорядоченной, она приобретает определённую, трёхмерную структуру. Происходит то, что называется самоорганизацией, или сворачиванием белка. Именно в свёрнутом виде белок, можно сказать, становится самим собой. Биологические функции белков тесно связаны с тем, как выглядят их трёхмерные (3D) структуры.

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Заживает втрое быстрее: найден способ ускорить лечение ран с помощью электричества Заживает втрое быстрее: найден способ ускорить лечение ран с помощью электричества

В перспективе такой способ лечения ран может спасти тысячи жизней

Вокруг света
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Человек улучшенный Человек улучшенный

Самые знаменитые предсказания и проекты усовершенствования человечества

Вокруг света
Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
То самое чувство моря То самое чувство моря

Элегантная яхта с корпусом из стали и надстройкой из легкого сплава

Y Magazine
Слон Жюля Верна Слон Жюля Верна

Креативное продолжение фантазий Жюля Верна в путешествии по его родному городу

Вокруг света
Режим «не беспокоить» Режим «не беспокоить»

Как наблюдать за водными животными, не мешая и не тревожа их?

Y Magazine
Как металл превращается в крыло Как металл превращается в крыло

Как алюминиевые сплавы стали основным материалом в авиастроении

Наука и техника
Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания

Королева Элизабет и её свита

Наука и техника
Дело доктора Франкенштейна Дело доктора Франкенштейна

Реально ли создать идеального человека, а не монстра?

Вокруг света
Индийская космическая программа Индийская космическая программа

Планы, которые строит Индийская организация космических исследований ISRO

Наука и техника
«Ванильная кудряшка» «Ванильная кудряшка»

Причудливое растение из Южной Африки, которое приживется дома

Наука и жизнь
Два против четырех Два против четырех

Двигатели авиалайнеров и дебаты об их количестве

Наука и техника
Платежные аксессуары: что это и безопасны ли они? Платежные аксессуары: что это и безопасны ли они?

Платежные стикеры, кольца и другие аксессуары для бесконтактной оплаты

Наука и техника
Введение в компьютерную вирусологию Введение в компьютерную вирусологию

Изобретение Фредерика Коэна поставило под угрозу главное достижение цивилизации

Наука
Саранча как двигатель прогресса… Саранча как двигатель прогресса…

Как работает искусственный интеллект на основе «роевого интеллекта» насекомых?

Знание – сила
Сергей Шумский: «У роботов не будет инстинкта власти, как у человека» Сергей Шумский: «У роботов не будет инстинкта власти, как у человека»

Минувший год имеет шансы войти в историю как время взрывного роста нейросетей

РБК
Дороги в России. Век восемнадцатый Дороги в России. Век восемнадцатый

Из чего и как сложилась сеть крупных сухопутных дорог в России

Знание – сила
Итоги-2023 Итоги-2023

Уходящий год был насыщен событиями, и вот некоторые из них

Агроинвестор
Лаконичность в деталях Лаконичность в деталях

Дизайн-микс из дорогой акцентной мебели и предметов, найденных на маркетплейсах

Идеи Вашего Дома
«Декабрист» и другие шлумбергеры «Декабрист» и другие шлумбергеры

Первый по распространённости в мире кактус

Наука и жизнь
Большой корабль без большого плавания Большой корабль без большого плавания

«Урал» для «Коралла» или «Коралл» для «Урала»

Наука и техника
Революция Ноама Хомского Революция Ноама Хомского

7 декабря 2023 года исполняется 95 лет Ноаму Хомскому

Наука
Российская память о Первой мировой войне: от раскола к консенсусу? Российская память о Первой мировой войне: от раскола к консенсусу?

Долгие десятилетия память о Первой мировой войне была на задворках истории

Знание – сила
Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года

Как давно прошедшие события Отечественной войны 1812 года были увековечены и кем

Знание – сила
Соль Лондона Соль Лондона

Несколько картинок из жизни безумной лондонской квартирки и ее хозяйки

Seasons of life
«Берлога» для геолога «Берлога» для геолога

Колоритное пространство для увлечённого и компанейского парня

Идеи Вашего Дома
Змеи, лютичи и диадемы Змеи, лютичи и диадемы

Культуролог и фольклорист Александра Баркова про разные новогодние традиции

Seasons of life
Выйти из «зловещей долины» Выйти из «зловещей долины»

Что такое ИИ-тревожность и как с ней справляться

РБК
Шестой и чувства Шестой и чувства

Что есть «Москвич 6»

Автопилот
Открыть в приложении