Die Firma Google DeepMind hat die Quelltexte des Machine-Learning-Systems AlphaFold 3 veröffentlicht, das zur Vorhersage der 3D-Struktur von Proteinen und zur Modellierung der Wechselwirkungen von Proteinen mit anderen Molekültypen dient. Für die Entwicklung der Machine-Learning-Algorithmen, die in der zweiten Version von AlphaFold umgesetzt wurden, wurde in diesem Jahr der Nobelpreis für Chemie verliehen. Das mit AlphaFold 3 verbundene Toolkit ist in Python und C++ geschrieben und wird unter der Lizenz CC BY-NC-SA 4.0 verteilt. Die trainierten Modelle werden auf der Grundlage einer Benutzervereinbarung bereitgestellt. Separat wurde der Servereine Plattform gestartet, die es ermöglicht, AlphaFold 3 im Online-Modus zu experimentieren.
Das Modell, das auf einer Sammlung von Beschreibungen der Strukturen aller bekannten Proteine und Aminosäuresequenzen trainiert wurde, löst das Problem des Protein-Foldings und ermöglicht die Vorhersage der dreidimensionalen Struktur neuer Proteine mit einer Genauigkeit, die mindestens der von Labortests entspricht. Bei der Bewertung von Wechselwirkungen zwischen Proteinen und anderen Molekültypen übertrifft es zudem die bestehenden Prognosemethoden erheblich. Die dritte Version des AlphaFold-Modells zeichnet sich durch die Einführung einer neuen Architektur namens „Pairformer“ aus, die das Konzept der „Transformer“-Architektur weiterentwickelt.
Im Gegensatz zu AlphaFold 2 beschränkt sich die neue Version nicht auf Proteine, die aus einer einzigen Peptidkette bestehen, sondern kann auch zur Vorhersage von Protein-Komplexen mit DNA und RNA sowie zur Modellierung modifizierter Varianten dieser Moleküle verwendet werden. AlphaFold erhält eine Liste von Molekülen als Eingabe, und die Ausgabe besteht aus einer gemeinsamen 3D-Struktur, die die wahrscheinlichste Wechselwirkung der angegebenen Moleküle definiert.
Praktisch gesehen kann AlphaFold 3 für die Entwicklung von Medikamenten und Behandlungsmethoden sowie für die Synthese neuer Proteine eingesetzt werden. Zum Beispiel wurde mit AlphaFold ein Protein entworfen, das in der Lage ist, sich an bestimmte Krebszellen zu binden, was in der neuen Generation der Krebstherapie Anwendung finden könnte. AlphaFold wird auch aktiv zur Untersuchung der Wechselwirkungen von Antikörpern mit Proteinen genutzt, um das menschliche Immunsystem besser zu verstehen und neue Antikörper zu entwickeln.
Quelle: opennet.ru
