英媒：人工智能程序“阿尔法折叠”攻克生物学重大难题

参考消息网7月30日报道 据英国《新科学家》周刊网站7月28日报道，“深层思维”公司预测蛋白质折叠结构的人工智能程序破解了生物学重大难题。

通过人工智能（AI）程序“阿尔法折叠”程序，“深层思维”公司已经预测出科学界迄今已知的几乎所有蛋白质的结构，在短短18个月内破解了生物学重大挑战之一。研究人员说，这项工作已经使得在抗击疟疾、应对抗生素耐药性和处理塑料垃圾方面取得了进展，还有可能加快新药研发进程。

几十年来，在生物学中，根据蛋白质氨基酸序列来确定其折叠结构一直是老大难的问题。有些氨基酸和其他氨基酸相互吸引、相互作用，有些氨基酸则具有疏水性，而且氨基酸链形成了复杂的形状，令人难以精准确定。

总部设在英国的人工智能公司“深层思维”公司于2020年年底首次宣布，已经研发出一种方法来精准预测蛋白质折叠结构。到2021年年中，该公司透露，已绘制出人体中98.5%的蛋白质的结构图。

今天，该公司宣布，将发布2亿多种蛋白质的结构——全球公认的蛋白质数据库UniProt中收录的所有蛋白质几乎都在其中。

“深层思维”公司与欧洲分子生物学实验室下属的欧洲生物信息学研究所合作，创建了一个可供搜索的数据库，世界各地的研究人员都可以方便地免费获取所有这些信息。欧洲生物信息学研究所的尤恩·伯尼将“阿尔法折叠蛋白质结构数据库”称为“送给全人类的礼物”。

“深层思维”公司首席执行官德米斯·哈萨比斯说，该数据库使得发现蛋白质结构“几乎与使用谷歌搜索引擎一样简单”，而之前这通常需要花费数年时间。“深层思维”公司隶属于“字母表”公司，后者也是谷歌公司的母公司。

科学家已经利用这个数据库来推进多个领域的研究。之前，牛津大学的马特·希金斯及其同事在研究一种蛋白质，他们认为这种蛋白质对于中断疟原虫生命周期非常关键，但他们难以绘制出其结构图。

希金斯说：“我们使用的实验方法之一是X射线晶体衍射法。我们让这些蛋白质形成有序晶格，用X射线打到晶体上，产生衍射，并记录衍射数据，从中获取信息，以观察分子结构。可是，尽管进行了多年研究，我们始终无法足够清晰地观察到这种分子的结构。”

但在公布了“阿尔法折叠”程序后，该程序对这种蛋白质的结构作出了明确的预测，而其预测结果与研究人员此前收集到的信息相符。如今，他们已经能够设计出新的蛋白质，他们希望这些蛋白质可以用作有效的疟疾疫苗。

伯尼说，使用X射线晶体衍射法来绘制蛋白质结构图既花费高昂又耗费时间。他说：“这意味着，实验者必须作出选择，而‘阿尔法折叠’程序则无需作选择。我认为，我们可以确信，由于‘阿尔法折叠’程序的出现，人们将会进行新的实验，有新的认识。”

研究人员还利用“阿尔法折叠”程序来设计新的酶，用于分解塑料垃圾，以及进一步了解令细菌对抗生素产生抗药性的蛋白质。

帝国理工学院的基思·威利森说，“阿尔法折叠”程序“改变了”生物研究领域，这点不容置疑，但在蛋白质折叠方面仍有问题需要解决。

威利森指出，“阿尔法折叠”程序无法选取任意氨基酸链并建模、精准绘制其是如何折叠的。相反，它只能利用已经由实验确定的蛋白质片段及其结构，来预测一种新的蛋白质将如何折叠。

虽然这种工具往往极其精准，但其绘制的结构图始终是预测结果，而非经过明确计算的结果。“阿尔法折叠”程序也尚未解开蛋白质之间复杂的相互作用之谜，甚至尚未在关于“天然无序蛋白质”的结构研究方面取得任何进展。