นักวิทยาศาสตร์ในเยอรมนีและสหรัฐอเมริกาได้ทำนายปมที่ซับซ้อนที่สุดที่เคยพบในโปรตีนโดยใช้ AlphaFold ซึ่งเป็นระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่พัฒนาโดย DeepMind ของ Google การวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดที่ผลิตโดย AlphaFold ยังเผยให้เห็นนอตประกอบแรกในโปรตีน: โครงสร้างโทโพโลยีที่มีนอตแยกกัน 2 นอตบนสตริงเดียวกัน หากปมโปรตีนที่ค้นพบสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ในการทดลอง มันจะทำหน้าที่ในการตรวจสอบความถูกต้องของการคาดคะเนโดย AlphaFold
โปรตีนสามารถพับเป็นโครงสร้างทอพอโลยีที่ซับซ้อนได้
สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือปมโปรตีน ซึ่งเป็นรูปร่างที่จะไม่คลายออกหากดึงโปรตีนออกจากปลายทั้งสองด้าน Peter Virnauนักฟิสิกส์ทฤษฎีแห่ง Johannes Gutenberg University Mainz กล่าวกับPhysics Worldว่าปัจจุบันมีโปรตีนที่ผูกปมอยู่ประมาณ 20 ถึง 30 ชนิด Virnau อธิบายว่าโครงสร้างเหล่านี้ทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจเกี่ยวกับวิธีการพับและทำไมมันถึงมีอยู่
รูปร่างของโปรตีนสามารถเชื่อมโยงกับการทำงานของมันได้อย่างใกล้ชิด แต่ในขณะที่มีทฤษฎีบางอย่างเกี่ยวกับการทำงานและวัตถุประสงค์ของปมโปรตีน มีหลักฐานที่ยากเพียงเล็กน้อยที่จะสนับสนุนสิ่งเหล่านี้ Virnau กล่าวว่าพวกมันอาจช่วยรักษาโปรตีนให้คงที่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการต้านทานความผันผวนของความร้อน เป็นต้น แต่นี่เป็นคำถามเปิด แม้ว่านอตของโปรตีนจะหายาก แต่ก็ดูเหมือนจะได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอย่างดีโดยวิวัฒนาการ
Virnau อธิบายว่า “ถ้ามีโปรตีนที่ผูกปมอยู่ เช่น ในยีสต์ ก็มีความเป็นไปได้สูงที่โปรตีนที่ผูกปมนั้นจะถูกผูกปมในมนุษย์ด้วย” “ดังนั้น สิ่งเหล่านี้คือโครงสร้างที่มีมานานหลายร้อยล้านปี”
ปัญหาที่มีมาอย่างยาวนานในการวิจัยปมโปรตีนคือการค้นหาและระบุปมโปรตีน แม้ว่าโครงสร้างโปรตีนที่ซับซ้อนจะได้รับการพิจารณาจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่สิ่งนี้อาจเป็นสิ่งที่ท้าทายและใช้เวลานาน เมื่อเร็ว ๆ นี้ DeepMind ได้พัฒนาระบบ AI ที่รู้จักกันในชื่อAlphaFoldซึ่งอ้างว่าสามารถทำนายโครงสร้างโปรตีนด้วยความเร็วและความแม่นยำที่เหลือเชื่อ ระบบการเรียนรู้เชิงลึกทำงานบนฐานข้อมูล
ขนาดใหญ่ของโปรตีนที่รู้จักและลำดับกรดอะมิโน ใช้ลำดับ
และข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างหลักของกรดอะมิโนเพื่อทำนายโครงสร้างสามมิติของโปรตีน การฝึกจะขึ้นอยู่กับข้อจำกัดทางวิวัฒนาการ ทางกายภาพ และทางเรขาคณิตของโครงสร้างโปรตีน
AlphaFold ได้คาดการณ์โครงสร้างโปรตีนหลายแสนรายการ ซึ่งส่วนใหญ่ยังไม่ได้จัดทำแคตตาล็อก ในผลงานชิ้นล่าสุดนี้ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์โปรตีน Virnau และเพื่อนร่วมงานได้ค้นหาดาต้าแบงค์ของ AlphaFold เพื่อค้นหาปมโปรตีนที่ซับซ้อนซึ่งไม่เคยรู้จักมาก่อน พวกเขาค้นพบเก้านอตใหม่ ซึ่งรวมถึงปม 7 1 ปมแรก – ปมที่มีจุดตัด 7 จุด ซึ่งเป็นปมที่ซับซ้อนทางทอพอโลยีที่สุดเท่าที่เคยพบในโปรตีน
นักวิจัยยังพบนอตประกอบหกตัวหลายตัว แต่ละอันประกอบด้วยเงื่อนพระฉายาลักษณ์สองเงื่อน ซึ่งเป็นเงื่อนที่มีสามแฉก พวกเขายังค้นพบนอตที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ 2 นอตโดยมีจุดตัดที่สำคัญ 5 จุด คือ 5 1นอต และ 5 2นอต
ขณะนี้ทีมกำลังทำงานร่วมกับTodd Yeates นักชีวเคมี แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส เพื่อสร้างโปรตีนที่ระบุโดย AlphaFold ในการทดลองเพื่อยืนยันว่าพวกมันสร้างโครงสร้างทอพอโลยีที่คาดการณ์ไว้ “ผมค่อนข้างมั่นใจว่าเราจะสามารถยืนยันโครงสร้างเหล่านี้ได้จากการทดลอง” Virnau กล่าว
หากสามารถสร้างโครงสร้างที่ท้าทายทางทอพอโลยีเหล่านี้ได้ในการทดลอง ก็จะแสดงว่า AlphaFold ทำงานตามที่คาดไว้และให้ความมั่นใจในการคาดคะเนรูปร่างของโปรตีนที่ซับซ้อนน้อยกว่า Virnau อธิบาย “ปมโปรตีนอาจเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสิ่งนี้เท่านั้น แต่อาจทำหน้าที่เป็นเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องมือเหล่านี้โดยทั่วไป
ในอนาคต อาจเป็นไปได้ที่จะใช้เครื่องมือ AI เหล่านี้สำหรับวิศวกรรมโปรตีน โปรตีนสามารถออกแบบให้มีปมและโครงสร้างที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่ให้ฟังก์ชันการทำงานเฉพาะได้ แม้ว่าจะใช้เวลาอย่างน้อยสองสามปี
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
