Bilim insanlarının proteinlerin nasıl üç boyutlu bir şekilde katlandığını hesaplayabilme hedefi yapay zeka sayesinde büyük oranda çözüldü.
Haberde Ne Var?
Proteinlerin şekillerini çözmek mümkün mü?
Biyolojinin en büyük gizemlerinden biri olan proteinlerin nasıl üç boyutlu bir şekilde katlandığını hesaplayabilme hedefi Londra merkezli yapay zeka laboratuvarı DeepMind’te büyük oranda çözülmüş görünüyor. Hastalıkları tedavi eden ilaçlar üretmek için kritik öneme sahip olan proteinlerin şekillerini anlamak hedefi yapay zekanın bu buluşu sayesinde çözülmekle kalmayıp aynı zamanda Covid-19 dahil çok sayıda hastalığa dair araştırmayı da hızlandırması bekleniyor.
Bu çalışmayla yapay zeka programının pahalı ve uzun zaman alan laboratuvar yöntemleriyle kıyaslanabilecek bir başarıyla proteinlerin şekillerini ortaya koyabileceği ve yaşanan bu gelişmenin oldukça dikkate değer olduğu belirtildi.
Gizemli bir yapıya sahip protein nedir?
Bütün canlılarda bulunan ve yaşam için gerekli olan kimyasal süreçlerde temel bir rol oynayan proteinler aminoasit zincirlerinden oluşue. Proteinler sonsuz sayıda farklı türde katlanarak değişik şekiller alabilirler.
Bir çok hastalık proteinlerdeki değişimlerden kaynaklanıyor
Bir çok hastalık proteinlerin kimyasal reaksiyonlardaki katalizör rolleri (enzimler), hastalıklarla mücadeledeki rolleri (antikorlar) veya kimyasal bilgi iletimindeki rolleri (insülin gibi hormonlar) ile ilişkilidir.
Proteinleri anlamak hastalığı teşhis ve tedaviyi kolaylaştırıyor mu?
Bilim insanlarına göre birçok hastalığın teşhis ve tedavisin yolu proteinleri anlamaktan geçiyor. Hayati öneme sahip moleküllerin şekillerindeki en ufak değişiklik bile sağlığımızda felaket etkilere yol açabilir. Bu yüzden bir hastalığı anlamak ve tedavi yöntemi bulmak için en etkili yollardan biri, bu sürece dahil olan proteinleri anlamaktır.
Canlılarda ne kadar virüs ve bakteri var?
İnsanlarda on binlerce protein bulunurken diğer türlerde ise güncelliğini koruyan Coivt-19 virüs dahil diğer virüs ve bakterilerle birlikte milyonlarca protein söz konusudur.
Proteinlerin şeklini anlamak ne kadar zaman alır?
Normal şartlarda proteinlerden yalnızca birinin şeklini anlayabilmek pahalı ekipmanlarla yıllarca süren çalışmalar gerektiriyor. 1972’de Christian Anfinsen aminoasitlerin dizilimini bildikten sonra proteinlerin şekillerinin hesaplanabileceğini gösteren çalışmasıyla Nobel Ödülü bile kazandı.
Proteindeki atom konumları tespit edilebilir mi?
Christian Anfinsen’in aminoasitlerin dizilimi çalışmasının ardından proteindeki atom konumlarının tespit edebilmek için her yıl 20’den fazla ülkeden bilim insanlarının oluşan ekipler, aminoasit dizilimleri bilinen yaklaşık 100 proteinin şekillerini bilgisayar programlarıyla hesaplamaya çalışıyor. Aynı anda biyologlar laboratuvarlarda x-ray kristalografi ve NMR spektroskopi gibi geleneksel yöntemlerle proteindeki her atomun konumlarını ortaya çıkarıyor. Sonrasında Protein Yapısı Tahmini Tekniklerinin Eleştirel Değerlendirilmesi Üzerine Topluluk Genelinde Deney adlı ekipten bilim insanları tahminler ile gerçekleri karşılaştırıyor. Deney ekibi tahminlerin doğruluğuna göre 0-100 arasında notlar veriyor. DeepMind’ın AlphaFold adlı programıyla ulaştığı 90 skoru, laboratuvarda kullanılan tekniklere denk olarak görülüyor.
Yapay zeka protein çözümünü nasıl başardı?
AlphaFold programı makine öğrenmesi denilen bir süreçle, Kamusal Protein Veri Tabanı‘nda bulunan proteinleri ve şekillerini inceledi. Yapay zeka, oradan edindiği bilgilerle yola çıkarak yeni proteinlerin şekillerini yüzde 90 oranında doğrulukla hesaplamayı başardı.
Proteinlerin yapısını hesaplamak hangi hastalıklarda yarayacak?
Proteinlerin yapısını bu şekilde hesaplayabilmek kanser, demans, bulaşıcı hastalıklar gibi hastalıkları anlamak ve bunlara yönelik ilaç geliştirmek için kritik öneme sahip olduğu gibi Covid-19 gibi virüs kaynaklı hastalıklarda da işe yarayacak.
Korona virüs Covid-19 hastalığının kendine özgü proteinleri nasıldır?
Covid-19 hastalığının a yol açan koronavirüsün kendine özgü taç şeklinde proteinleri bulunmaktadır. Bilim insanları halen Covid-19 hastalığına yol açan bu virüsün insan hücreleriyle etkileşime girmesini sağlayan taç şeklindeki proteinlerini inceliyor.
Kalıtımsal hastalıklar sona erecek mi?
Bazı bilim insanlarına göre roteinin nasıl katlandığı, fonksiyonu açısından belirleyicidir ve bunu bilmek sağlık için de hastalık için de önemli. Yalnızca enfeksiyonları değil, kalıtımsal bazı hastalıkları da çözebileceği gibi evrimi anlamayı da kolaylaştıracak.
Yapay zekanın ürettiği veriler test ediliyor mu?
Şüphesiz bilim insanları yapay zekanın ürettiği verileri detaylıca inceleyecek ve bir takım testlere tabi tutacaktır. Zira birden fazla proteinin nasıl bir araya geldiği, proteinlerin DNA ve RNA gibi moleküllerle nasıl etkileştiği gibi bu konuda hala bilinmeyen birçok şey var.
Yaşamın makinaları ne demek?
Bilim insanlarına göre tekil proteinler için problemin büyük bir kısmı çözülmüş görünüyor. Bu gelişme diğer kompleks proteinlerin şekillerini tespit etmeye giden yolu açtı. Bugün için proteinler yaşamın makinalarıdır ve bunları tespit etmeye giden yol göründü bile.
