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能预测人类蛋白质组近60%氨基酸,阿尔法折叠从结构角度解答新科学问题

2021-07-23 08:46:47      点击:798    评论:0      来源:科技日报

英国《自然》杂志22日发表了一项结构生物学重磅研究,世界知名人工智能团队深度思维(DeepMind)报告了“阿尔法折叠”(AlphaFold)对人类蛋白质组(人类基因组编码的所有蛋白质的集合)的准确结构预测。此次得到的数据集,涵盖了人类蛋白质组近60%氨基酸的结构位置预测,且预测结果具有可信度。

确定蛋白质的结构能为理解生物学过程提供宝贵信息,并有望指导药物研发。考虑到理解人类蛋白质组对健康和医药的重要性,研究人员付出了大量努力来确定这些蛋白质结构。

虽然开展了数十年的研究攻关,但通过传统实验方法确定的结构,只覆盖了人类蛋白质组17%的氨基酸——氨基酸是连接起来形成蛋白质的亚单位。利用传统实验方法解析结构需要克服诸多十分耗时的障碍,因此,扩大蛋白质组覆盖面仍是一项艰巨挑战。

此次,深度思维团队的研究人员利用前沿机器学习方法“阿尔法折叠”,确定了覆盖几乎整个人类蛋白质组(98.5%的所有人类蛋白)的蛋白质的结构。研究人员发现,“阿尔法折叠”能对人类蛋白质组58%的氨基酸的结构位置给出可信预测。其中,对35.7%的结构位置的预测达到了很高的置信度,是实验方法覆盖的结构数量的两倍。在蛋白水平上,“阿尔法折叠”对43.8%的蛋白的至少3/4的氨基酸序列给出了可信预测。

研究团队认为,大规模的准确结构预测将成为一种重要工具,让我们能从结构的角度解答新的科学问题,而“阿尔法折叠”的预测结果将帮助进一步阐明蛋白质的作用。

研究团队表示,“阿尔法折叠”的预测信息将通过欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI)托管的公用数据库免费向公众开放。

就在本月16日,深度思维公布了“阿尔法折叠2”的问世,就计算机方法而言,“阿尔法折叠2”能以前所未有的准确度根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维结构。

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