Bu ýylky Lasker esasy lukmançylyk gözleg baýragy, aminokislotalaryň birinji tertibi esasynda beloklaryň üç ölçegli gurluşyny çaklaýan “AlphaFold” emeli intellekt ulgamynyň döredilmegine goşan goşantlary üçin Demis Hassabis we Jon Jumper bilen sylaglandy.
Netijeler, ylmy jemgyýeti köpden bäri biynjalyk edýän we biomedikal ugurda gözlegleri çaltlaşdyrmak üçin gapy açýan meseläni çözýär. Beloklar keseliň ösmeginde möhüm rol oýnaýar: Alsgeýmer keselinde birleşýärler we birleşýärler; Düwnük keselinde olaryň kadalaşdyryjy funksiýasy ýitýär; Doglan metabolik bozulmalarda olar işlemeýär; Kistik fibrozda öýjükdäki nädogry giňişlige girýärler. Bular kesel döredýän köp sanly mehanizmiň diňe käbiri. Belok gurluşynyň jikme-jik modelleri atom konfigurasiýalaryny üpjün edip biler, ýokary ýakynlykly molekulalaryň dizaýnyny ýa-da saýlanmagyny üpjün edip biler we neşe serişdeleriniň tapylmagyny çaltlaşdyryp biler.
Belok gurluşlary, adatça rentgen kristalografiýasy, ýadro magnit rezonansy we krio-elektron mikroskopiýasy bilen kesgitlenýär. Bu usullar gymmat we köp wagt talap edýär. Bu, diňe 200,000 töweregi gurluş maglumatlary bilen bar bolan 3D belok gurluşy maglumat bazalaryna getirýär, DNK yzygiderliligi tehnologiýasy bolsa 8 milliondan gowrak belok yzygiderliligini öndürýär. 1960-njy ýyllarda Anfinsen we başgalar. Aminokislotalaryň 1D yzygiderliliginiň öz-özünden we gaýtalanyp işleýän üç ölçegli konformasiýa (1A surat) bolup biljekdigini we molekulýar “çaperonlaryň” bu prosesi çaltlaşdyryp we ýeňilleşdirip biljekdigini ýüze çykardy. Bu gözegçilikler molekulýar biologiýada 60 ýyllyk kynçylyklara sebäp bolýar: aminokislotalaryň 1D yzygiderliliginden beloklaryň 3D gurluşyny çaklamak. Ynsan genom taslamasynyň üstünlikli bolmagy bilen, 1D aminokislotanyň yzygiderliligini almak ukybymyz ep-esli gowulaşdy we bu kynçylyk has derwaýys boldy.
Belok gurluşlaryny çaklamak birnäçe sebäplere görä kyn. Ilki bilen, her bir aminokislotadaky atomyň mümkin bolan üç ölçegli pozisiýalary köp gözleg talap edýär. Ikinjiden, beloklar atomlary netijeli düzmek üçin himiki gurluşynda biri-biriniň üstüni ýetirýär. Beloklaryň adatça ýüzlerçe wodorod baglanyşygy “donorlary” (köplenç kislorod) barlygy sebäpli, wodorod baglanyşygynyň “kabul edijisine” (köplenç wodorod bilen baglanyşykly azot) ýakyn bolmalydygy sebäpli, her donoryň diýen ýaly kabul edijä ýakyn bolan ýerlerini tapmak gaty kyn. Üçünjiden, tejribe usullaryny taýýarlamak üçin çäkli mysallar bar, şonuň üçin degişli beloklaryň ewolýusiýasy baradaky maglumatlary ulanyp, 1D yzygiderliligi esasynda aminokislotalaryň arasynda bolup biljek üç ölçegli täsirlere düşünmek zerur.
Fizika ilki bilen iň oňat öwrülişik gözlemekde atomlaryň özara täsirini modellemek üçin ulanyldy we beloklaryň gurluşyny çaklamak usuly döredildi. Karplus, Lewitt we Warşel beloklaryň hasaplaýyş simulýasiýasy boýunça alyp barýan işleri üçin 2013-nji ýylda himiýa boýunça Nobel baýragyna eýe boldular. Şeýle-de bolsa, fizika esasly usullar hasaplaýyş taýdan gaty gymmat we takmynan gaýtadan işlemegi talap edýär, şonuň üçin takyk üç ölçegli gurluşlary çaklap bolmaýar. Anotherene bir “bilime esaslanýan” çemeleşme, emeli intellekt we maşyn öwrenmek (AI-ML) arkaly modelleri taýýarlamak üçin belli gurluşlaryň we yzygiderliligiň maglumat bazalaryny ulanmakdyr. Hassabis we Jumper fizikanyň we AI-ML-iň elementlerini ulanýarlar, ýöne çemeleşmäniň ýerine ýetirilişinde täzelik we böküş esasan AI-ML-den gelip çykýar. Iki gözlegçi, “AlphaFold” -y döretmek üçin iri jemgyýetçilik maglumat bazalaryny senagat derejeli hasaplaýyş çeşmeleri bilen döredijilikli birleşdirdi.
Gurluş çaklamalaryny “çözendiklerini” nädip bilýäris? 1994-nji ýylda gurluş çaklamasynyň gidişini yzarlamak üçin her iki ýylda bir gezek gabat gelýän gurluşy çaklamagyň tankydy bahalandyrmasy (CASP) bäsleşigi döredildi. Gözlegçiler, gurluşy ýaňy-ýakynda çözülen, ýöne netijeleri entek çap edilmedik belogyň 1D yzygiderliligini paýlaşarlar. Çaklaýjy, bu 1D yzygiderliligini ulanyp üç ölçegli gurluşy çaklaýar we baha beriji, eksperimental hünärmen tarapyndan üpjün edilen (diňe baha berijä berilýär) üç ölçegli gurluş bilen deňeşdirip, çak edilýän netijeleriň hiline özbaşdak baha berýär. CASP hakyky kör synlary geçirýär we usulyýet täzelikleri bilen baglanyşykly döwürleýin öndürijilik böküşlerini ýazga alýar. 2020-nji ýylda geçirilen 14-nji CASP konferensiýasynda, “AlphaFold” -yň çaklama netijeleri ýerine ýetirişde şeýle böküş görkezdi welin, guramaçylar 3D gurluşyny çaklamak meselesiniň çözülendigini habar berdiler: çaklamalaryň köpüsiniň takyklygy tejribe ölçeglerine ýakyn.
Has giň manysy, Hassabis bilen Jumperiň işi AI-ML-iň ylmy nädip üýtgedip biljekdigini ynandyryjy görkezýär. Gözlegleri, AI-ML-iň birnäçe maglumat çeşmelerinden çylşyrymly ylmy çaklamalary döredip biljekdigini, üns mehanizmleriniň (ChatGPT-de bolşy ýaly) maglumatlar çeşmelerinde esasy baglylyklary we arabaglanyşyklary tapyp biljekdigini we AI-ML-iň netijeleriniň hiline özbaşdak baha berip biljekdigini görkezýär. AI-ML esasan ylym bilen meşgullanýar.
Iş wagty: 23-2023-nji sentýabr