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AlphaFold2|AI时代,让我们一起体验科研中开盲盒的快乐!

作者:北京索莱宝科技有限公司 2021-08-06T00:00 (访问量:3754)

 

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AlphaFold2

AlphaFold刷屏

dianfu生命科学

AlphaFold2,再登Nature

从业者都懵了

AlphaFold2开源

它来了,它带着源代码过来了

人类98.5%蛋白质全都被预测

生命科学领域或迎来巨变

 


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DeepMind创始人兼执行官Demis Hassabis在《Nature》期刊上分享AlphaFold的开源代码,并发表了系统的完整方,详尽细致说明AlphaFold是如何做到精确预测蛋白质3D结构的。

更加令人振奋的是,在AlphaFold2开源仅仅一周后,DeepMind震撼公布了AlphaFold数据集。开放的数据集不仅包括人类蛋白质组,还有大肠杆菌、酵母、果蝇、小鼠、水稻、拟南芥等模式物种在内的20多种物种的大部分蛋白的预测结构,总计超过35万个蛋白质的结构。DeepMind还与欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI)合作建立了一个平台—AlphaFold DB(AlphaFold蛋白质结构数据库),将他们的预测结果免费开放给公众,AlphaFold2模型的目标是为所有具有已知序列的蛋白提供预测结构。DeepMind计划在年底将预测数量增加到1.3亿。EMBL-EBI主任Ewan Birney博士将其称之为“继人类基因组图谱之后最重要的数据集”。


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数十年的时间里,研究人员一直在用X射线晶体学和冷冻电镜这类实验技术解析蛋白质结构。但是,这类方法存在费时耗钱的问题,对一些蛋白也不适用。为满足科研工作者对于蛋白与多肽设计,高效的抗体定制以及蛋白结构与功能分析等需求,索莱宝紧跟科技前沿,深入解析这个基于神经网络的新模型AlphaFold2。AlphaFold2不仅可以做到精确预测蛋白质3D结构,而且准确度能达到原子水平。AlphaFold2不仅达到了空前的准确度,还远超解析新蛋白质结构的其他方法。现小编和大家一起,初步体验AlphaFold2在蛋白结构预测中带来的这份快乐

 

操作步骤

◆ 点击(https://www.alphafold.ebi.ac.uk/);


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◆ 在Search栏输入蛋白名称、UniProt号或基因ID,比如:植物蛋白PHYB;

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◆ 在左边选择目标物种,就可以显示该物种中的PHYB蛋白,比如选择“Oryza sativa subsp. Japonica”,就可以显示水稻的PHYB蛋白;

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◆ 点击进去,就会显示PHYB的预测结构,其中不同颜色代表不同的预测可信度。蓝色越深,可信度越高,橙色越深,可信度越低。可以看出,PHYB的预测结构具有很高的可信度,结构的细节也可以点击图片进一步查看;

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数据对比

Uniprot数据库,并没有提供这一蛋白的可以利用的结构注释信息(见下图)。

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使用SWISS-MODEL建模预测蛋白结构(见下图),通常需要花费很长时间(短则10分钟,长则数小时),且预测的结构完整度受限于同源蛋白的相似度(很多时候仅有部分蛋白片段给出预测结果)。

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评论:

AlphaFold可以看到蛋白的预测结构,并且将待预测蛋白的全序列结构描摹出来。据报道AlphaFold2的神经网络能在几分钟内预测出一个典型蛋白质的结构,还能预测较大蛋白质(比如一个含有2180个氨基酸、无同源结构的蛋白质)的结构。

 

总结与展望

 最近,关于AlphaFold2的爆炸性信息也高频冲击着眼球。这是号称困扰生物学家50年的问题,这是DeepMind在“蛋白质折叠问题”的突破性成果。不可否认,AI进军生命科学研究领域,可以称得上一次里程碑式的创举,是继X射线晶体学、核磁共振、冷冻电子显微镜(CryoEM)等实验技术之后的伟大创新。

纵观科学史,每次科学家在所在领域内取得重大的进步,都离不开当时技术的支持。在AI时代,因为算力和算法模型的极大提升,我们见证了蛋白质结构预测的历史时刻。AlphaFold2的数据库现已开源并且还在不断地增加新蛋白质结构预测,这成为了科学家进行蛋白质研究的宝藏数据库。这个成果极大地推动了科学家的研究与发展,拓展了对蛋白质进行结构解析与功能分析、以及下游应用的范围,比如一些癌症、病毒类感染的疾病研究,抗生素、靶向药的开发,研发新效率的酶等。让我们在生命科学研究中体验开盲盒的快乐,期待下一个想不到的惊喜,期待未来。

 

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