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
То самое чувство моря То самое чувство моря

Элегантная яхта с корпусом из стали и надстройкой из легкого сплава

Y Magazine
Ум как следствие любви Ум как следствие любви

Эволюция выбирает сильнейших и умнейших – чтобы делать их еще сильнее и умнее

Вокруг света
Хищное чудо из Ориноко Хищное чудо из Ориноко

Необычная экзотическая внешность и любовь аквариумистов – черепаха мата-мата

Знание – сила
А мы идем на Север! А мы идем на Север!

Почему растет спрос на северные экспедиции и зачем вообще туда едут люди

Y Magazine
С небес на землю С небес на землю

Как дистанционное зондирование Земли обеспечивает нашу безопасность

Наука и техника
Новые рубежи российского агроэкспорта Новые рубежи российского агроэкспорта

Стоимостной объем отгруженного за рубеж продовольствия превысит $45 млрд

Агроинвестор
Долететь до горизонта Долететь до горизонта

Иногда кажется, будто быстроходные яхты летят между поверхностью воды и небом

Y Magazine
Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится» Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится»

«Именно камчатские медведи разожгли во мне искру страсти к съемке дикой природы»

Y Magazine
В доме Лорки В доме Лорки

Гарсиа Лорка: необычная судьба, ранняя смерть и музей памяти поэта

Знание – сила
Заповедник: остров в море цивилизации Заповедник: остров в море цивилизации

Какую роль научная работа играет в жизни заповедников

Наука и жизнь
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
Две стороны «Честного знака» Две стороны «Честного знака»

Производители и инициаторы «Честного знака» не сходятся в оценке работы системы

Агроинвестор
Режим «не беспокоить» Режим «не беспокоить»

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

Y Magazine
О чем‑то большем О чем‑то большем

Infynito 90 — это первая яхта верфи, построенная по новой технологии F.S.E.A.

Y Magazine
Бог из машины Бог из машины

Вышедший из-под контроля сверхчеловеческий интеллект – наше обозримое будущее?

Вокруг света
Два против четырех Два против четырех

Двигатели авиалайнеров и дебаты об их количестве

Наука и техника
Мириам, сестра пророка Моисея Мириам, сестра пророка Моисея

Удивительная, неординарная личность, чья судьба неотделима от подвигов братьев

Знание – сила
Что такое разум? Что такое разум?

Как разум связан с интеллектом и преобразованием среды?

Наука и техника
Немного об измерении очень больших объектов Немного об измерении очень больших объектов

Километр в секунду – как пользоваться этой единицей длины?

Наука и техника
Знаки природы, сигнатуры судьбы Знаки природы, сигнатуры судьбы

Всё в Природе – учение о сигнатурах, ставшее основой многих эзотерических теорий

Знание – сила
Инструменты семенного продвижения Инструменты семенного продвижения

Доля российских семян может быть существенно больше при грамотном маркетинге

Агроинвестор
Мастера маскировки Мастера маскировки

Козодои, вертишейки и гага: обычные птицы, которых так сложно найти в лесу

Наука и жизнь
Великий космополит эвриптерус Великий космополит эвриптерус

Эвриптерус – серафим Силурийского моря

Наука и техника
Тональная система Джона Нистрома Тональная система Джона Нистрома

Проект новой системы арифметики, веса, меры и монет Джона Нистрома

Наука и жизнь
Зонд Неймана Зонд Неймана

Серая слизь: сценарий апокалипсиса

Вокруг света
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Достоверные чудеса прогресса

Наука и жизнь
Индийская космическая программа Индийская космическая программа

Планы, которые строит Индийская организация космических исследований ISRO

Наука и техника
Когда буква была бизоном Когда буква была бизоном

Наскальное искусство каменного века

Знание – сила
Открыть в приложении