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阿爾法折疊法從結(jié)構(gòu)角度解答新的科學(xué)問題

來源：科技日報 ? 2021-07-23 15:09:40

英國《自然》雜志22日發(fā)表了一項結(jié)構(gòu)生物學(xué)重磅研究，世界知名人工智能團(tuán)隊深度思維(DeepMind)報告了“阿爾法折疊”(AlphaFold)對人類蛋白質(zhì)組(人類基因組編碼的所有蛋白質(zhì)的集合)的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)預(yù)測。此次得到的數(shù)據(jù)集，涵蓋了人類蛋白質(zhì)組近60%氨基酸的結(jié)構(gòu)位置預(yù)測，且預(yù)測結(jié)果具有可信度。

確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)能為理解生物學(xué)過程提供寶貴信息，并有望指導(dǎo)藥物研發(fā)?？紤]到理解人類蛋白質(zhì)組對健康和醫(yī)藥的重要性，研究人員付出了大量努力來確定這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

雖然開展了數(shù)十年的研究攻關(guān)，但通過傳統(tǒng)實驗方法確定的結(jié)構(gòu)，只覆蓋了人類蛋白質(zhì)組17%的氨基酸——氨基酸是連接起來形成蛋白質(zhì)的亞單位。利用傳統(tǒng)實驗方法解析結(jié)構(gòu)需要克服諸多十分耗時的障礙，因此，擴(kuò)大蛋白質(zhì)組覆蓋面仍是一項艱巨挑戰(zhàn)。

此次，深度思維團(tuán)隊的研究人員利用前沿機器學(xué)習(xí)方法“阿爾法折疊”，確定了覆蓋幾乎整個人類蛋白質(zhì)組(98.5%的所有人類蛋白)的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，“阿爾法折疊”能對人類蛋白質(zhì)組58%的氨基酸的結(jié)構(gòu)位置給出可信預(yù)測。其中，對35.7%的結(jié)構(gòu)位置的預(yù)測達(dá)到了很高的置信度，是實驗方法覆蓋的結(jié)構(gòu)數(shù)量的兩倍。在蛋白水平上，“阿爾法折疊”對43.8%的蛋白的至少3/4的氨基酸序列給出了可信預(yù)測。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，大規(guī)模的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)預(yù)測將成為一種重要工具，讓我們能從結(jié)構(gòu)的角度解答新的科學(xué)問題，而“阿爾法折疊”的預(yù)測結(jié)果將幫助進(jìn)一步闡明蛋白質(zhì)的作用。

研究團(tuán)隊表示，“阿爾法折疊”的預(yù)測信息將通過歐洲生物信息研究所(EMBL-EBI)托管的公用數(shù)據(jù)庫免費向公眾開放。

就在本月16日，深度思維公布了“阿爾法折疊2”的問世，就計算機方法而言，“阿爾法折疊2”能以前所未有的準(zhǔn)確度根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測其三維結(jié)構(gòu)。

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