蛋白质结构问题:解决生命的折纸

据 Imma Perfetto 报道,人工智能程序 AlphaFold 被证明是生物研究的游戏规则改变者。本文最初发表于 2024 年 9 月的《Cosmos Print》杂志。蛋白质是由像项链上的珠子一样串在一起的氨基酸链制成的。这条链像折纸一样自发折叠成复杂的[…]

来源:宇宙杂志

据 Imma Perfetto 报道,人工智能程序 AlphaFold 被证明是生物研究的游戏规则改变者。本文最初发表于 2024 年 9 月的《Cosmos Print》杂志。

这幅折纸鸟的艺术作品的喙中含有两种蛋白质(ScpA 和 ScpB)复合物的 AlphaFold 3 预测。蛋白质复合物在细菌细胞分裂过程中很重要。上图:ScpA 为青色,ScpB 为绿色。底部:置信度度量,其中深蓝色表示结构预测的置信度非常高,浅蓝色表示置信度,黄色表示置信度较低,橙色表示结构预测的置信度非常低。图片来源:AlphaFold 3,凯蒂·米奇。

蛋白质由氨基酸链组成,这些氨基酸链像项链上的珠子一样串在一起。该链通过其氨基酸之间的相互作用,像折纸一样自发折叠成复杂的褶皱、折叠和环。由此产生的独特 3D 结构在很大程度上决定了其在生命体中的重要功能。解决这个结构可以让生物学家更好地理解蛋白质的工作原理,并设计实验来影响和修改它。

已知最小的蛋白质 TAL 影响果蝇果蝇的发育,仅含有 11 个氨基酸。最大的肌联蛋白存在于人体肌肉细胞中,大约由 35,000 个组成。

蛋白质太小,无法在常规显微镜下检查。几十年来,研究人员使用复杂的实验技术,如 X 射线晶体学、核磁共振 (NMR) 光谱和低温电子显微镜 (cryo-EM) 来解析其结构。这是一项艰苦、耗时的工作,需要专业技能,有时甚至需要数十万美元。而且,凯特·米奇 (Kate Michie) 可以证明,成功并不总是有保证。

自然

让我们仔细看看人工智能如何改变结构生物学的世界。

蛋白质结构的革命

水晶线索

“Alpha Fold 模型非常好,而且它也解决了结构生物学中的这个问题。”