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Plier les secrets des protéines débloqués par l'intelligence artificielle

Plier les secrets des protéines débloqués par l'intelligence artificielle

Les protéines sont essentielles à presque tous les processus biologiques fondamentaux nécessaires à la vie. Ils font tout, de la création et du maintien de la forme des cellules au service à la fois de signal et de récepteur pour les communications cellulaires. Les protéines sont composées de longues chaînes d'acides aminés et exécutent leurs tâches variées en se repliant dans des structures 3D précises qui déterminent comment elles fonctionnent et interagissent avec d'autres molécules.

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Parce que leur forme exacte est si cruciale pour leur fonction, la recherche de la forme exacte est une tâche centrale de la biologie moléculaire. Cette tâche est particulièrement importante pour le développement de médicaments vitaux et qui changent la vie. La prédiction de la façon dont les protéines se replient en fonction de leur séquence d'acides aminés a été avancée ces dernières années par des méthodes de calcul.

L'IA ouvre les portes à une prédiction ultra rapide

Mais même avec d'énormes progrès, les méthodes sont limitées dans l'échelle et la portée des protéines qui peuvent être prédites. Cependant, de nouvelles recherches de Harvard pourraient changer le fait qu'un scientifique de la faculté de médecine de Harvard a utilisé une forme d'intelligence artificielle (IA) pour prédire la structure théoriquement de toute protéine en fonction de sa séquence d'acides aminés.

Les méthodes d'IA sont connues sous le nom d'apprentissage profond et pourraient améliorer les méthodes prédictives actuelles en les rendant un million de fois plus rapides avec la même précision. Le biologiste des systèmes Mohammed AlQuraishi a publié ses recherches sur l'utilisation de l'IA dans la prédiction de la forme des protéines dans Cell Systems le 17 avril. "Le repliement des protéines a été l'un des problèmes les plus importants pour les biochimistes au cours du dernier demi-siècle, et cette approche représente une approche fondamentalement nouvelle manière de relever ce défi », a déclaré AlQuraishi, instructeur en biologie des systèmes à l'Institut Blavatnik du HMS et chercheur au laboratoire de pharmacologie des systèmes.

Long chemin à parcourir

"Nous avons maintenant une toute nouvelle vue à partir de laquelle explorer le repliement des protéines, et je pense que nous avons juste commencé à gratter la surface." Les protéines sont construites à partir d'une bibliothèque de 20 acides aminés différents. Ces différents acides aminés peuvent être imaginés comme des lettres dans un alphabet qui peuvent être combinés en mots, phrases, paragraphes et textes plus grands Contrairement à une page plate cependant, les acides aminés sont des objets physiques positionnés dans l'espace avec ses chaînes formant des boucles, des spirales, des feuilles et des torsions .

Malgré les efforts intenses des scientifiques depuis plus de quatre décennies, un moyen rapide et rentable de prédire ces formes complexes n’a pas été obtenu. La nouvelle méthode d'IA pourrait ouvrir les portes à la compréhension des maladies et à la conception de moyens de les combattre.

La recherche continue

"Ce qui est convaincant dans le problème, c'est qu'il est assez facile à énoncer: prenez une séquence et déterminez la forme", a déclaré AlQuraishi. "Une protéine commence comme une chaîne non structurée qui doit prendre une forme 3D, et les ensembles de formes possibles dans lesquels une chaîne peut se replier sont énormes. De nombreuses protéines ont des milliers d'acides aminés et la complexité dépasse rapidement la capacité de l'intuition humaine ou même les ordinateurs les plus puissants. "

La nouvelle méthode est très prometteuse. Dans sa forme actuelle, il n’est pas prêt à être utilisé pour la découverte ou la conception de médicaments, mais continuera d’être optimisé par AlQuraishi et d’autres dans son laboratoire.


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