AlphaFold預(yù)測了幾乎所有已知蛋白質(zhì)！涵蓋100萬物種2.14億結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)集開放免費(fèi)用

明敏 2022-07-29 12:27:22 來源：量子位

明敏 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

全世界幾乎所有已知蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，都被AlphaFold預(yù)測出來了！

在預(yù)測出人類98.2%蛋白質(zhì)一年后，DeepMind的重磅成果再次引爆學(xué)術(shù)界。

包括植物、細(xì)菌、真菌在內(nèi)的100萬個(gè)物種、2.14億個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在都增加到了數(shù)據(jù)集中。

其中80%結(jié)構(gòu)的可信度達(dá)到了足以支撐研究實(shí)驗(yàn)的水平，更有35%達(dá)到了高置信度。

而且這些數(shù)據(jù)全部免費(fèi)開放！

DeepMind表示，以后查找蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，會像使用搜索引擎一樣簡單。

創(chuàng)始人哈撒比斯發(fā)推激動地說：

這是我們給全人類的一份禮物。

整個(gè)科研圈也再次被點(diǎn)燃，網(wǎng)友紛紛表示：難以置信，感謝開放數(shù)據(jù)集！

難以想象這會為藥物研發(fā)帶來什么！

像用搜索引擎一樣查找蛋白質(zhì)

這次數(shù)據(jù)集更新，主要增加了植物、細(xì)菌、動物和其他生物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

去年7月，AlphaFold數(shù)據(jù)集發(fā)布了人類98.5%的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及包含大腸桿菌、果蠅、小鼠等20個(gè)科研常用生物的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)集規(guī)模從之前的35萬個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，一下子提升到了大約2.14億個(gè)。

DeepMind創(chuàng)始人哈撒比斯表示，這基本上可以說是“整個(gè)蛋白質(zhì)宇宙”了。

這意味著更多領(lǐng)域的研究可以被大幅提速。

斯克里普斯研究轉(zhuǎn)化所創(chuàng)始人Eric Topol表示：

過去確定蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)往往需要數(shù)月或數(shù)年，而現(xiàn)在只用幾秒鐘。

要知道，蛋白質(zhì)作為生命活動的基石，其相關(guān)研究對藥物研發(fā)、疾病攻克、食品工程、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域都有重要影響。

但是蛋白質(zhì)的研究卻非常復(fù)雜。

因?yàn)槠涔δ苡山Y(jié)構(gòu)決定，而其3D結(jié)構(gòu)又是由氨基酸以脫水縮合的方式組成多肽鏈，多肽鏈再盤曲折疊而成。

也就是說，即使科學(xué)家們已知了蛋白質(zhì)的氨基酸序列，可能的3D結(jié)構(gòu)情況仍舊非常多。

假設(shè)一個(gè)蛋白質(zhì)由100個(gè)氨基酸序列組成，那么它可能的3D結(jié)構(gòu)情況將多達(dá)2的100次方個(gè)。

過去很長一段時(shí)間里，蛋白質(zhì)預(yù)測工作主要通過科學(xué)家手動完成，比如施一公院士，就是用冷凍電鏡預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的頂級專家。

計(jì)算機(jī)雖然也能預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是其準(zhǔn)確性始終不高。

而這一局面，隨著AlphaFold2的誕生后開始發(fā)生變化。

2020年12月，AlphaFold2在CASP14（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測比賽）中的成績，達(dá)到了史無前例的92.4/100。

和蛋白質(zhì)真實(shí)結(jié)構(gòu)之間只差一個(gè)原子的寬度，真正解決了蛋白質(zhì)折疊的問題。

在此半年后，DeepMind先后開源AlphaFold2、AlphaFold數(shù)據(jù)集，可謂是在學(xué)術(shù)圈扔下了一記重磅炸彈。

2021年底，Nature將AlphaFold2預(yù)測人類98.5%的蛋白質(zhì)并開源數(shù)據(jù)庫列入年度十大科學(xué)事件。

項(xiàng)目領(lǐng)隊(duì)John Jumper也因此入選年度十大人物。

已有50多萬學(xué)者訪問過數(shù)據(jù)庫

DeepMind最新公布數(shù)據(jù)顯示，目前全球已經(jīng)有190多個(gè)國家/地區(qū)、50多萬名研究人員訪問過AlphaFold數(shù)據(jù)集。

而學(xué)者們利用AlphaFold開展研究的成果也已經(jīng)開始顯現(xiàn)。

最近，發(fā)表在Science上的一篇研究表明，他們利用AlphaFold拼出了核孔復(fù)合體。

這個(gè)結(jié)構(gòu)由數(shù)百個(gè)蛋白質(zhì)組成，控制著細(xì)胞核的物質(zhì)進(jìn)出，其相關(guān)研究是生物領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)課題。

在AlphaFold的輔助下，該團(tuán)隊(duì)預(yù)測出了這一結(jié)構(gòu)中一些未知區(qū)域。

△黃色部分表示新預(yù)測結(jié)構(gòu)

DNDi（被忽視疾病藥物開發(fā)組織）也曾表示，AlphaFold2推動了他們在熱帶疾病藥物開發(fā)方面的研究。

樸茨茅斯大學(xué)酶創(chuàng)新中心（CEI）則利用AlphaFold2開發(fā)一些新的酶，可以用來降解污染環(huán)境的一次性塑料。

此外，過去一年來不少學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)都在開展AlphaFold的相關(guān)研究，以使得這一工具能夠讓更多學(xué)者便捷使用。

前不久，哥倫比亞大學(xué)發(fā)布了首個(gè)AlphaFold2完整復(fù)刻版模型，采用PyTorch框架。

與此同時(shí)，計(jì)算生物行業(yè)也成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，不少公司都在推出相關(guān)業(yè)務(wù)。

或許正如網(wǎng)友所說，世界正在因此而改變。