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AI測繪蛋白質 啟醫療新時代

【明報專訊】Google旗下人工智能(AI)公司DeepMind開發出的AI程式,曾在圍棋擊敗人類,最近研發的AlphaFold應用在科學上,該程式周日(2日)在「蛋白質摺疊」(protein folding)比賽中成功預測出最多蛋白質的3D形狀獲勝,開啟醫療進程新時代,未來可望協助科學家對付多種疾病。

蛋白質(protein)是生命的物質基礎,也是構成細胞的基本有機物,而蛋白質的形狀決定功能。人體的蛋白質由20多種氨基酸作為基本組成單位。蛋白質可在氨基酸之間扭曲和折疊,因此一種含有數百個氨基酸的蛋白質有可能呈現出數量驚人的不同結構。蛋白質的3D形狀取決於當中包含的氨基酸數量和類型,該形狀也決定了它在人體中的功能。例如,心臟細胞上的特定蛋白質,使血液中腎上腺素能黏着它們,並使心跳上升。同時,免疫系統中的抗體是折疊成特定形狀的蛋白質,可抵擋病菌入侵。幾乎身體每個功能,由收縮肌肉、感應光線到將食物轉化為能量,都可追溯到蛋白質的形狀及移動。

按形狀測作用 設計新蛋白質抗病

正常情况下,蛋白質會呈現出最高節能形狀,但它們可能會糾纏在一起或者折疊錯誤,導致糖尿病、柏金遜及阿茲海默等疾病。若科學家能根據蛋白質的化學組成來預測其形狀,就能知道它的作用、如何折疊出錯及造成傷害,並設計新的蛋白質來對抗疾病或履行其他職責。

DeepMind的AlphaFold參加了「蛋白質結構預測比賽」,這是一年兩次的蛋白質折疊奧運會,吸引全球各地的研究小組參加。比賽目的是根據蛋白質的氨基酸列表來預測這些蛋白質的結構。這些蛋白質的結構最近已透過費力又昂貴的傳統方法破解,但沒有公開。提交出最準確預測的團隊將獲勝。結果AlphaFold在98名參賽者中奪冠,準確預測出25種蛋白質結構,遠勝測預出3種的亞軍參賽者。

AlphaFold憑氨基酸預測蛋白質的3D結構,最初花了兩周來預測第一個蛋白質結構,但現在幾小時就可完成。

(衛報)

相關字詞﹕「蛋白質摺疊」(protein folding) 人工智能(ai)

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