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
Индийская космическая программа Индийская космическая программа

Планы, которые строит Индийская организация космических исследований ISRO

Наука и техника
С небес на землю С небес на землю

Как дистанционное зондирование Земли обеспечивает нашу безопасность

Наука и техника
То самое чувство моря То самое чувство моря

Элегантная яхта с корпусом из стали и надстройкой из легкого сплава

Y Magazine
Перед премьерой Перед премьерой

Итальянская Cranchi Yachts — одна из старейших яхтенных верфей в мире

Y Magazine
Хищное чудо из Ориноко Хищное чудо из Ориноко

Необычная экзотическая внешность и любовь аквариумистов – черепаха мата-мата

Знание – сила
Немного об измерении очень больших объектов Немного об измерении очень больших объектов

Километр в секунду – как пользоваться этой единицей длины?

Наука и техника
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
Бог из машины Бог из машины

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

Вокруг света
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
Доктор холодных морей Доктор холодных морей

О том, чем приходится заниматься судовому врачу, столь важной фигуре в экипаже

Y Magazine
Две стороны «Честного знака» Две стороны «Честного знака»

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

Агроинвестор
Долететь до горизонта Долететь до горизонта

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

Y Magazine
Знаки природы, сигнатуры судьбы Знаки природы, сигнатуры судьбы

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

Знание – сила
Каждая личинка — индивидуальность Каждая личинка — индивидуальность

Эти небольшие червячки красного цвета — объект пристального внимания биологов

Наука и жизнь
Мастера маскировки Мастера маскировки

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

Наука и жизнь
Зонд Неймана Зонд Неймана

Серая слизь: сценарий апокалипсиса

Вокруг света
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
Дело доктора Франкенштейна Дело доктора Франкенштейна

Реально ли создать идеального человека, а не монстра?

Вокруг света
Обитатели пояса Койпера Обитатели пояса Койпера

Готовы отправиться в фантастическое космическое путешествие?

Наука и жизнь
Заповедник: остров в море цивилизации Заповедник: остров в море цивилизации

Какую роль научная работа играет в жизни заповедников

Наука и жизнь
Два против четырех Два против четырех

Двигатели авиалайнеров и дебаты об их количестве

Наука и техника
Секреты успешной защиты патентных прав Секреты успешной защиты патентных прав

Какие бывают объекты патентования и в чем отличия между ними

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

Удивительная, неординарная личность, чья судьба неотделима от подвигов братьев

Знание – сила
Режим «не беспокоить» Режим «не беспокоить»

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

Y Magazine
А мы идем на Север! А мы идем на Север!

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

Y Magazine
Как развивалось протезирование Как развивалось протезирование

От протезов из дерева и телячьей кожи до современных биомеханических моделей

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
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Достоверные чудеса прогресса

Наука и жизнь
Открыть в приложении