DeepMind 团队于2020 年12 月发布的一种人工智能蛋白质结构预测算法AlphaFold2,被 认为具有人工智能领域里程碑性意义,解决了生物学界长达50 年的蛋白质空间结构预测 难题,改变了此前几乎只能使用X 射线晶体学和冷冻电子显微镜等实验技术确定蛋白质结 构的现状。它的原理基于最先进的深度学习算法以及进化中蛋白质结构的守恒。它使用了 大量的蛋白质序列和结构数据进行训练(如MGnify 和UniRef90 数据库、 BFD 数据库), 并 使用了一个新的深度神经网络构架,该网络被训练为通过利用同源蛋白质和多序列比 对的信息从氨基酸序列生成蛋白质结构。 DeepMind 公司与欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI) 的合作团队已经使用AlphaFold2 成功预测出超过100 万个物种的2.14 亿个蛋白质结构, 几乎涵盖了地球上所有已知蛋白质。这一成果标志着AlphaFold2 在结构生物学领域的突 破,因为这些预测结果中有大约35%的结构具有高精度,达到了实验手段获取的结构精度, 而大约80%的结构可靠性足以用于多项后续分析。这将有助于深入理解蛋白质的结构和功 能,为生命科学领域的研究提供更多的线索和解决方案。 AlphaFold2 应用范围广泛,未来 可能被应用于结构生物学、药物发现、蛋白质设计、靶点预测、蛋白质功能预测、蛋白质 -蛋白质相互作用、生物学作用机制等。
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