تتضمن
أصبح AlphaFold الآن قادرًا على التنبؤ بالمجمعات المتجانسة، بما في ذلك تلك التي تتكون من عامل استطالة النسخ Eaf، والذي تظهر هنا منطقة N-terminal الخاصة به.الائتمان: جوجل ديب مايند/EMBL-EBI (CC-BY-4.0)
لقد نمت قاعدة البيانات التي تحتوي على الهياكل المتوقعة لكل بروتين معروف على الأرض تقريبًا بشكل أكبر وأصبحت أكثر فائدة لفهم كيفية عمل العناصر الأساسية للحياة معًا.
لأول مرة، قاعدة بيانات بنية البروتين AlphaFold سيتضمن تنبؤات لمعقدات البروتينات – مع إضافة 1.7 مليون “متجانس” تشتمل على شريطين متفاعلين من نفس الجزيء.
تحتوي قاعدة البيانات المتاحة مجانًا، والتي يحتفظ بها المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية التابع لمختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي (EMBL-EBI) في هينكستون بالمملكة المتحدة، حاليًا على حوالي 200 مليون تنبؤ بهياكل البروتين الفردية، والتي تم إجراؤها باستخدام أداة الذكاء الاصطناعي AlphaFold2، التي طورتها شركة جوجل ديب مايند، ومقرها لندن.
منذ ذلك الحين الافراج في عام 2021لقد أصبح هذا المستودع حجر الأساس للاكتشاف وأول منفذ للاتصال للمشاريع البحثية التي تحاول فهم الحياة على المستوى الجزيئي. لكن التكرارات السابقة لقاعدة البيانات كانت تفتقر إلى التنبؤات حول كيفية تكوين البروتينات للمعقدات، والتي يمكن أن تكون لا غنى عنها لوظيفتها. على سبيل المثال، يعمل بروتياز فيروس نقص المناعة البشرية -1 – وهو بروتين فيروسي يمثل هدفًا رئيسيًا للأدوية – فقط عندما تشكل نسختان من نفس البروتين إنزيمًا عاملاً.
يبلغ عمر AlphaFold خمس سنوات، وتُظهر هذه المخططات كيف أحدث ثورة في العلوم
لقد تم بالفعل تضمين مثل هذه البروتينات في قاعدة البيانات باعتبارها “مونومرات” فردية، لكن إدخالاتها لا تحكي سوى جزء من قصتها. يقول مارتن ستينيجر، عالِم الأحياء الحسابية بجامعة سيول الوطنية في كوريا الجنوبية، والذي كان جزءًا من هذا الجهد: “فكرنا: هل يمكننا الارتقاء بقاعدة بيانات AlphaFold إلى المستوى التالي، حيث يمكننا تضمين الكثير من التنبؤات المعقدة عبر شجرة الحياة؟”.
التفاعلات المعقدة
يقول ستينيجر إن التنبؤ حتى بمجمعات صغيرة من بروتينين كان تحديًا كبيرًا. “إنه وحش مختلف تمامًا عن تنبؤات المونومر.” إن التنبؤات الخاصة بالبروتينات المعقدة مكثفة للغاية من الناحية الحسابية، لذلك تم تشكيل اتحاد يضم مختبر ستينيجر، وEMBL-EBI، وجوجل ديب مايند، وشركة صناعة الرقائق NVIDIA في سانتا كلارا بكاليفورنيا، لمواجهة هذا التحدي.
ركز الكونسورتيوم على مجمعات البروتين من 20 نوعًا من أكثر الأنواع التي تمت دراستها، بما في ذلك البشر والفئران والخميرة والبكتيريا التي تسبب المرض لدى البشر، مثل المتفطرة السلية.
قاعدة بيانات البروتين الضخمة التي أنتجت AlphaFold وثورة الذكاء الاصطناعي في علم الأحياء
