Prawda

Czwartek, 28 marca 2024 - 14:57

« Poprzedni Następny »


Czy problem zwijania białka został rozwiązany?


Jerry A. Coyne 2020-12-05


Jednym z największych i najtrudniejszych problemów w biologii, którego rozwiązanie może być niezmiernie cenne dla ludzkiego dobra, jest to, jak z sekwencji składających się na białko aminokwasów wywnioskować kształt białka. Jak prawdopodobnie wiecie, wiele DNA koduje białka (20 tysięcy kodów DNA w naszym genomie), każde białko jest łańcuchem aminokwasów, czasami powiązanych z innymi cząsteczkami, takimi jak cukry lub hemy. Sekwencję aminokwasów determinuje sekwencja DNA, w której każde trzy zasady nukleinowe w “strukturalnej” części sekwencji DNA kodują jeden aminokwas. DNA jest transkrybowany do przekaźnikowego RNA, który przechodzi do cytoplazmy, gdzie połączony do struktur zwanych rybosomami i z pomocą enzymów przekładają sekwencję DNA w białko, które może mieć setki aminokwasów długości.

W niemal każdym wypadku (patrz poniżej na jeden wyjątek) sekwencja aminokwasów sama określa kształt wynikłego białka, bowiem prawa fizyki determinują, jak białko zwinie się, kiedy jego części składowe przyciągają lub odpychają się wzajemnie. Mogą przyjmować kształt helis, harmonijek i najrozmaitszych dziwnych zakrętów i skrętów. Tutaj jest białko, hydrataza enoilo-CoA PDB 6C7C, enzym bakterii, która powoduje wrzody skórne u człowieka. Nie jest to bardzo skomplikowany kształt, ale może być ważny w badaniu, jak spokrewniona bakteria powoduje gruźlicę, jak również do tworzenia leków przeciwko tym skórnym wrzodom:



A tutaj jest ludzka hemoglobina, stworzona z czterech łańcuchów białkowych, po dwie kopie z dwóch genów (z Wikipedii):



Znajomość kształtu białka jest użyteczna z wielu powodów, włącznie z powodami związanymi ze zdrowiem. Na przykład, można tworzyć lekarstwa, które wiążą się i wytrącają konkretne białka, ale jest znacznie łatwiej robić to, kiedy znasz kształt białka. (Znamy kształt tylko około jednej czwartej naszych 20 tysięcy białek.) Znając kształt białka możemy ustalić, jak patogen powoduje chorobę, np., jak “białko fuzyjne” (wypustki) wirusa COVID-19 przyczepiają się do ludzkich komórek (to pomogło w stworzeniu szczepionek). Tutaj jest wirusowe białko fuzyjne z jedną domeną wiążącą z receptorem przedstawionym jako wstążki:



Jest wiele pytań zarówno fizjologicznych, jak ewolucyjnych, które zależą od znajomości kształtów białka. Kiedy jedno białko ewoluuje w inne, jak bardzo wpływa to na jego kształt i czy zmiana kształtu może wyjaśnić zmianę funkcji? (Pamiętajmy, że w darwinowskiej ewolucji stopniowa zmiana sekwencji musi być ciągle adaptacyjna.) Jak różne kształty odorantów wchodzą w interakcje z białkami receptorów węchowych przy, w zasadzie, stosunkach jeden do jednego między kształtem białka a cząsteczką zapachu?


Jak dotąd ustalanie kształtu białka było jednym z najbardziej nużących i uciążliwych zadań w biologii. Zaczęło się dziesięciolecia temu z rentgenografią strukturalną, w której białko trzeba było krystalizować, a następnie bombardować promieniami Rentgena i pracowicie interpretować i z powrotem kalkulować oszacowania kształtów rozproszonych cząstek. (W ten sposób Franklin i Wilkins ustalili kształt DNA.) To często trwało lata dla jednego białka. Są także inne sposoby, włącznie z jądrowym rezonansem magnetycznym i nowymi metodami, takimi jak mikroskopia krioelektronowa, ale one także są niezmiernie powolne.


Teraz, w wyniku konkursu, w którym różne zespoły naukowe poproszono o użycie programów komputerowych do przewidywania struktury białek, które są już znane, ale niepublikowane, jeden z zespołów, DeepMind z Google, osiągnął zdumiewający sukces, używając sztucznej inteligencji (AI), sukces tak wielki, że inne technologie ustalania budowy białek mogą z czasem stać się przestarzałe.


Poniżej są dwa artykuły, ale w Internecie są ich dziesiątki. Pierwszy poniżej, z “Nature”, jest wyczerpujący (kliknij na link pod zrzutem z ekranu, żeby przeczytać oba):  



https://www.nature.com/articles/d41586-020-03348-4


Ten artykuł, z blogu samego Deep Mind (kliknij na link pod zrzutem z ekranu), jest krótszy, ale jest tam mnóstwo użytecznych informacji, jak również pokaz, jak ściśle ich program AI przewidział budowę białka.



https://deepmind.com/blog/article/alphafold-a-solution-to-a-50-year-old-grand-challenge-in-biology

 

W dorocznym konkursie o nazwie CASP (Critical Assessment of Structure Prediction), poproszono sto konkurujących zespołów o odgadnięcie trójwymiarowej budowy około setki odcinków białka (“domen”). Ci, którzy z nimi pracowali, znali już budowę tych domen, ale nie była ona znana zespołom badaczy i nie była publikowana.


Metoda, jakiej użył program AI Deep Mind, by to zrobić, wykracza poza moje kompetencje, ale chodziło o “trening” programu “AlphaFold”, by przewidział budowę białek przez szkolenie programu sekwencjami aminokwasów białek, których trójwymiarowa budowa już była znana. Zaczęli parę lat temu w tym konkursie przez szkolenie programu, by przewidział odległość między każdą parą aminokwasów w białku (jeśli znasz odległości między wszystkimi parami aminokwasów, masz trójwymiarową strukturę.) W tym roku użyli bardziej wyrafinowanego programu o nazwie AlphaFold2, który, według artykułu w “Nature” “wciela dodatkowe informacje o fizycznych i geometrycznych ograniczeniach, które determinują, jak zwija się białko”. (Nie mam pojęcia, jakie są te ograniczenia; procedura jeszcze nie jest opublikowana, ale będzie na początku przyszłego roku.)


Okazuje się, że AlphaFold2 przewiduje budowę białka z niezwykłą ścisłością – często równie dobrze jak bardziej skomplikowane metody laboratoryjne, które zabierają miesiące – i robi to w parę godzin bez żadnych kosztów laboratoryjnych! W rzeczywistości, dokładność przewidzianych kształtów była około 1,6 angstrema – czyli mniej więcej szerokość jednego atomu! AlphaFold2 przewidział także kształt czterech domen białkowych, których badania naukowcy jeszcze nie zakończyli. Przed konkursem w tym roku sądzono że zabierze jeszcze co najmniej dziesięć lat, zanim AI będzie można ulepszyć do punktu, w którym będzie równie dobra jak metody eksperymentalne. Zabrało to niespełna dwa lata.


Tutaj jest gif z postu DeepMind, który pokazuje, jak dokładnie DeepFold 2 przewidział dwie struktury białka. Przystawanie do siebie zielonego (eksperymentalnego) i niebieskiego (przewidzianego przez AI) kształtu jest niezwykłe.



Nie ma wielu sytuacji, w których komputer może spowodować, że cały program eksperymentalny staje się przestarzały, ale wydaje się, że to właśnie dzieje się tutaj.


Jest jeden problem z tą metodą, ale jest on niewielki. Jak powiedział mi Matthew Cobb, w kilku wypadkach sekwencja aminokwasów nie przepowiada absolutnie kształtu białka. Jak powiedział: “Czasami ta sama sekwencja aminokwasów może dać różne izoformy [kształty, które mogą zmieniać się], co może mieć bardzo złe konsekwencje – pomyśl o prionach, w których sekwencja jest ta sama, ale budowa inna”. Priony są zmieniającymi kształt białkami, które w jednym ze swoich kształtów mogą powodować śmiertelne choroby zwyrodnienia układu nerwowego, jak „choroba szalonych krów”. Na szczęście są rzadkie, ale pokazują, że stosunek jeden do jednego między sekwencją białka a kształtem białka istotnie ma wyjątki.


Tutaj jest eleganckie wideo zamieszczone przez DeepMinds, które w osiem minut wyjaśnia sprawę:

 


Będziemy musieli poczekać na ukazanie się artykułu, żeby zobaczyć szczegóły, ale fakt, że program komputerowy tak dobrze przewidział kształty białek oznacza, że coś robią dobrze, a my wszyscy jesteśmy beneficjentami.


Has the problem of protein folding been solved?

Why Evolution Is True, 1 grudnia 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

 



Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt". (Jest już polskie wydanie - "Wiara vs Fakty", wydawnictwo "Stapis".) Jerry Coyne jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
 

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Uprawy GM są dobre dla środowiska     2014-07-08
Bliskie spotkania z baronem MünchausenemPaulina Łopatniuk     2017-07-22
Indyjscy farmerzy wysiali ziarna GMO w proteście obywatelskiego nieposłuszeństwa     2019-06-13
Coraz mniejsza część głównych plonów roślin jadalnych na świecie idzie na wyżywienie głodnych, a coraz więcej wykorzystuje się do celów niespożywczych     2022-05-28
Maniok o wysokiej zawartości żelaza i cynku może poprawić odżywianie i zdrowie w Afryce Zachodniej     2019-02-05
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Wojna domowa w ludzkim genomie     2014-10-13
Badania dowodzą, że fakty nie mają znaczenia: jak propaganda wykorzystuje i normalizuje antysemityzm     2022-08-03
Nazistowscy lekarze i dzisiejsi antysemici: redefinicja etyki, żeby usprawiedliwić prześladowania Żydów     2022-07-18
Film dokumentalny “Know GMO”, nakręcany w Afryce, stawia wyzwanie panikarskiej kampanii straszenia ludzi     2015-11-07
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Maleńkim lisom na Wyspach Santa Barbara brakuje różnorodności genetycznej i strachu przed ludźmi     2016-05-15
Ekomodernizm i zrównoważona intensyfikacja     2015-06-17
Chemicznie zakamuflowana żaba     2015-12-12
Nie jesteśmy wszyscy neandertalczykami: tak postępuje nauka     2016-02-02
Strepsiptera – najdziwaczniejsze owady?     2015-12-22
Nigeria gotowa na spełnienie oczekiwań rolników     2022-07-08
Ogniska odry w Brooklynie w 2013 r.: Badanie kosztów antyszczepionkowej pseudonauki     2018-08-14
Atak “doktorostwa Wolfson” na rodziców chłopca, który zmarł na koklusz     2018-09-20
Naiwna promocja “integrowania” znachorstwa do medycyny     2018-01-29
Triumf Mao: Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie akceptuje szarlatanerię tradycyjnej chińskiej medycyny     2019-06-04
Rolnictwo biodynamiczne: podobne do antropozoficznej medycyny, ale dla farm     2018-04-06
Fabrizio Benedetti pyta: “Czy badania placebo wzmacniają pseudonaukę?”     2019-11-01
Naturopaci: potrafią uczynić nawet sól z Epsom potencjalnym zabójcą     2017-10-23
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Szarlatan handlujący fałszywą nadzieją     2017-05-12
Czego może nas nauczyć była zwolenniczka antyszczepionkowców, Kelley Watson-Snyder     2019-08-30
Nanocząstki: nowy, jedyny, prawdziwy powód wszystkich chorób?     2017-03-24
Finansowanie społecznościowe terapii komórkami macierzystymi o nieudowodnionej skuteczności: wykorzystywanie hojności obcych, by płacić za szarlatanerię     2018-05-18
Antyszczepionkowcy - pielęgniarka lub lekarz nie powinni opiekować się dziećmi     2018-09-10
Wybuchy epidemii odry w Europie: zapowiedź tego, co przyjdzie do USA?     2017-07-24
Szczepionka HPV działa. Koniec kropka     2019-07-13
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Śmiertelność z powodu raka nadal spada wbrew twierdzeniom szarlatanów     2020-02-11
Efekt Krugera-Dunninga, antyszczepionkowcy i arogancja ignorancji     2018-08-09
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Tydzień Świadomości Homeopatii. Pomaga przypomnieć ludziom, że jest to szarlataneria!     2018-05-02
Plastry uśmierzające ból z Luminas: gdzie słowa „kwantum” i „energia” w rzeczywistości znaczą „magia”     2018-09-07
Zabobonne pojęcia u sedna przekonań antyszczepionkowych     2017-08-21
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Jak to jest, że Stanisław Burzyński nadal żeruje na zrozpaczonych pacjentach z rakiem?     2018-05-12
Helen Lawson i czarna maść: wycinanie, wypalanie i zatruwanie w sposób „naturalny”     2018-06-09
Homeopatia, wibracje i oszustwo     2018-06-12
Kolejne przypomnienie, nie ma epidemii autyzmu     2017-03-13
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Naturopatyczna propaganda głosi normalne porady dotyczące stylu życia jako własne i dodaje szamaństwo     2018-02-14
Rzekł antyszczepionkowiec: Szczepionki powodują autyzm u psów!     2017-04-28
Dychotomiczne myślenie, niepewność i zaprzeczanie nauce     2020-01-01
Dlaczego szarlatani nie powinni nadzorować sami siebie     2019-05-08
Zły tydzień dla homeopatii jest dobrym tygodniem dla nauki     2018-03-23
Inicjatywa „Globalna Spójność”: nonsens na globalną skalę     2018-04-11
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Musi się potępić akademicki mobbing uczonego     2018-12-14
Przekonania antyoświeceniowe są „zaskakująco trwałe”     2018-05-11
Na zdrowie: izraelscy naukowcy warzą piwo na ”wskrzeszonych” drożdżach sprzed 5000 lat     2019-05-31
Ostateczna klęska teorii ewolucji     2016-02-15
Co mówi nam ruch płaskiej Ziemi     2018-05-17
Organiczne środki owadobójcze są szkodliwe dla pożytecznych owadów     2022-04-30
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Uderzające podobieństwo: rewolucyjne wyniki badań nad bliźniętami   Dynesen   2018-08-27
Opera mydlana z życia łysek amerykańskich, część III   Lyon   2017-07-28
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Ugandyjscy studenci nalegają na powszechne stosowanie biotechnologii i uchwalenie prawa o biobezpieczeństwie   Agaba   2021-11-17
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
Czy wykształceni ludzie są bardziej antysemiccy?   Albert Cheng i Ian Kingsbury   2021-04-05
Fałszywe nadzieje i niewidzialni wrogowie   Anomaly   2018-02-09
Skuteczny kontra patologiczny altruizm   Anomaly   2018-10-10
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Pierwsza spożywcza roślina GMO w Ghanie   Baffour-Awuah   2022-04-16
Wszystkie antyizraelskie wiadomości zasługują na publikację   Bard   2021-09-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Opowieść o dwóch krzywych dzwonowych   Ben Winegard   2017-04-12
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Nie karm mózgu śmieciowym jedzeniem   Bhogal   2022-08-10
Niebezpieczne życie antropologa   Blackwell   2019-10-12
Nowe zastosowania zużytych filtrów do dializy   Blum   2018-08-07
Odwołajcie antyszczepionkową konferencję w Tel Awiwie   Blum   2019-11-15
Fałszywa pokora nie uratuje planety   Boudry   2020-01-09
Dlaczego środowiskowcy stanowią większą przeszkodę dla skutecznej polityki klimatycznej niż negacjoniści?   Boudry   2022-02-21
Ryzyko niewarte podejmowania: list otwarty do moich kolegów w świecie akademickim   Boutwell   2017-06-14
Stagnacja socjologii i jej przyczyny   Boutwell   2017-03-21
Ewolucyjne wyjaśnienie nienaukowych przekonań   Bretl   2020-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Zaprzeczanie neuronauce o różnicach płci   Cahill   2019-04-05
Propaganda w wykonaniu nauczycieli akademickich   Chesler   2021-06-02
Nagonka na Izrael grasuje w stowarzyszeniach nauk ścisłych, medycyny i edukacji   Chesler   2021-06-24
Ugandyjski dziennikarz: jak informować o biotechnologii, kiedy jej krytycy rozsiewają dezinformację?   Christopher Bendana   2017-11-03
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
Zrozumienie nowoczesnych horrorów afrykańskich zakorzenionych w handlu niewolnikami przez Ocean Indyjski   Clarfield   2019-02-28
Ewolucyjne korzyści udawania ofiary   Clark   2021-03-11
Co byłoby, gdyby Wilkins i Franklin umieli ze sobą współpracować?   Cobb   2016-09-03
Ewolucja człowieka: zarośnięty brzeg   Cobb   2016-02-24
Google świętuje Antoniego van Leeuwenhoeka   Cobb   2016-10-31
Ogony CAT osłabiają centralny dogmat – dlaczego ma to znaczenie i dlaczego nie ma   Cobb   2015-01-08
Z okazji urodzin Maxa Delbrücka   Cobb   2016-09-22
Wesołych Świąt od Oswalda Avery’ego – ale co byłoby, gdyby zmarł wcześniej?   Cobb   2016-12-30
Kacze dzioby, Umwelt i a priori Kanta   Cobb   2019-03-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk