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

Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Аральская описательная экспедиция А. И. Бутакова и ее штатный художник Аральская описательная экспедиция А. И. Бутакова и ее штатный художник

Опальный поэт Шевченко и его служба в экипаже «Константина»

Наука и техника
Премия за самый короткий импульс света Премия за самый короткий импульс света

Как электроны связаны с современной наукой?

Наука и жизнь
Турне за океан Турне за океан

Что же это за яхта, которую британская верфь не стала показывать в Каннах?

Y Magazine
Пока живу — эволюционирую Пока живу — эволюционирую

Может ли эволюционировать организм, все гены которого необходимы для жизни?

Знание – сила
В поисках равновесной посадки В поисках равновесной посадки

Приборы, отвечающий за живучесть аварийного корабля

Наука и техника
Время ацтеков Время ацтеков

Что зашифровали ацтеки

Вокруг света
Секреты успешной защиты патентных прав Секреты успешной защиты патентных прав

Какие бывают объекты патентования и в чем отличия между ними

Наука и техника
Два против четырех Два против четырех

Двигатели авиалайнеров и дебаты об их количестве

Наука и техника
Будущее в кубе Будущее в кубе

В каких зданиях будет жить и работать человечество в ближайшие сто лет

Вокруг света
Математика в аграрной практике Математика в аграрной практике

Как разработать стратегию цепочек поставок в АПК

Агроинвестор
Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания

Королева Элизабет и её свита

Наука и техника
То самое чувство моря То самое чувство моря

Элегантная яхта с корпусом из стали и надстройкой из легкого сплава

Y Magazine
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
Инструменты семенного продвижения Инструменты семенного продвижения

Доля российских семян может быть существенно больше при грамотном маркетинге

Агроинвестор
Двойственное восприятие литовцев в Северо-Восточной Руси XV века в контексте «Сказания о нашествии Едигея» Двойственное восприятие литовцев в Северо-Восточной Руси XV века в контексте «Сказания о нашествии Едигея»

Образ Великого княжества Литовского и двойственность его восприятия народом Руси

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
«Будущее как на ладони» «Будущее как на ладони»

«Эта вывеска привлекла мое внимание своей наглостью...» – рассказ Игоря Харичева

Знание – сила
Знаки природы, сигнатуры судьбы Знаки природы, сигнатуры судьбы

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

Знание – сила
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
С небес на землю С небес на землю

Как дистанционное зондирование Земли обеспечивает нашу безопасность

Наука и техника
Установка соединения Установка соединения

Зачем сращивать мозг с компьютером?

Вокруг света
Обаяние антуража Обаяние антуража

Суперъяхта Amels 60 Entourage, второе судно линейки Amels 60 Limited Editions

Y Magazine
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
Когда буква была бизоном Когда буква была бизоном

Наскальное искусство каменного века

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

Какую роль научная работа играет в жизни заповедников

Наука и жизнь
Слон Жюля Верна Слон Жюля Верна

Креативное продолжение фантазий Жюля Верна в путешествии по его родному городу

Вокруг света
Сначала было слово Сначала было слово

Художник, который сделал автографы на стенах чем-то большим

Вокруг света
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Достоверные чудеса прогресса

Наука и жизнь
Открыть в приложении