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AlphaFold2
AlphaFold刷屏
dianfu生命科學
AlphaFold2,再登Nature
從業者都懵了
AlphaFold2開源
它來了,它帶著源代碼過來了
人類98.5%蛋白質全都被預測
生命科學領域或迎來巨變
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DeepMind創始人兼執行官Demis Hassabis在《Nature》期刊上分享AlphaFold的開源代碼,并發表了系統的完整方法,詳盡細致說明AlphaFold是如何做到精確預測蛋白質3D結構的。
更加令人振奮的是,在AlphaFold2開源僅僅一周后,DeepMind震撼公布了AlphaFold數據集。開放的數據集不僅包括人類蛋白質組,還有大腸桿菌、酵母、果蠅、小鼠、水稻、擬南芥等模式物種在內的20多種物種的大部分蛋白的預測結構,總計超過35萬個蛋白質的結構。DeepMind還與歐洲生物信息研究所(EMBL-EBI)合作建立了一個平臺—AlphaFold DB(AlphaFold蛋白質結構數據庫),將他們的預測結果免費開放給公眾,AlphaFold2模型的目標是為所有具有已知序列的蛋白提供預測結構。DeepMind計劃在年底將預測數量增加到1.3億個。EMBL-EBI主任Ewan Birney博士將其稱之為“繼人類基因組圖譜之后最重要的數據集”。

數十年的時間里,研究人員一直在用X射線晶體學和冷凍電鏡這類實驗技術解析蛋白質結構。但是,這類方法存在費時耗錢的問題,對一些蛋白也不適用。為滿足科研工作者對于蛋白與多肽設計,高效的抗體定制以及蛋白結構與功能分析等需求,索萊寶緊跟科技前沿,深入解析這個基于神經網絡的新模型AlphaFold2。AlphaFold2不僅可以做到精確預測蛋白質3D結構,而且準確度能達到原子水平。AlphaFold2不僅達到了空前的準確度,還遠超解析新蛋白質結構的其他方法?,F小編和大家一起,初步體驗AlphaFold2在蛋白結構預測中帶來的這份快樂。
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操作步驟

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◆?在Search欄輸入蛋白名稱、UniProt號或基因ID,比如:植物蛋白PHYB;

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◆?在左邊選擇目標物種,就可以顯示該物種中的PHYB蛋白,比如選擇“Oryza sativa subsp. Japonica”,就可以顯示水稻的PHYB蛋白;

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◆?點擊進去,就會顯示PHYB的預測結構,其中不同顏色代表不同的預測可信度。藍色越深,可信度越高,橙色越深,可信度越低??梢钥闯?,PHYB的預測結構具有很高的可信度,結構的細節也可以點擊圖片進一步查看;


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數據對比
在Uniprot數據庫,并沒有提供這一蛋白的可以利用的結構注釋信息(見下圖)。

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使用SWISS-MODEL建模預測蛋白結構(見下圖),通常需要花費很長時間(短則10分鐘,長則數小時),且預測的結構完整度受限于同源蛋白的相似度(很多時候僅有部分蛋白片段給出預測結果)。

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評論:
AlphaFold可以看到蛋白的預測結構,并且將待預測蛋白的全序列結構描摹出來。據報道AlphaFold2的神經網絡能在幾分鐘內預測出一個典型蛋白質的結構,還能預測較大蛋白質(比如一個含有2180個氨基酸、無同源結構的蛋白質)的結構。
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總結與展望
?最近,關于AlphaFold2的爆炸性信息也高頻沖擊著眼球。這是號稱困擾生物學家50年的問題,這是DeepMind在“蛋白質折疊問題”的突破性成果。不可否認,AI進軍生命科學研究領域,可以稱得上一次里程碑式的創舉,是繼X射線晶體學、核磁共振、冷凍電子顯微鏡(CryoEM)等實驗技術之后的偉大創新。
縱觀科學史,每次科學家在所在領域內取得重大的進步,都離不開當時技術的支持。在AI時代,因為算力和算法模型的極大提升,我們見證了蛋白質結構預測的歷史時刻。AlphaFold2的數據庫現已開源并且還在不斷地增加新蛋白質結構預測,這成為了科學家進行蛋白質研究的寶藏數據庫。這個成果極大地推動了科學家的研究與發展,拓展了對蛋白質進行結構解析與功能分析、以及下游應用的范圍,比如一些癌癥、病毒類感染的疾病研究,抗生素、靶向藥的開發,研發新效率的酶等。讓我們在生命科學研究中體驗開盲盒的快樂,期待下一個想不到的驚喜,期待未來。
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