阿尔法折叠:用人工智能理解生命
2021-08-23张田勘
中国新闻周刊 2021年30期
关键词:结构
张田勘

7月15日,《自然》和《科学》两本国际顶尖学术杂志同时刊发研究结果证明:人工智能软件对蛋白质结构进行测序既快又精确。其中,英国“深度思维”公司研发的阿尔法折叠(Alpha Fold)在2020年就有惊人成就,现在又升级到阿尔法折叠2,按理说应当足以让人类为之欢呼鼓舞,然而,遗憾的是,绝大多数人并不知道阿尔法折叠为何物。
简单地说,把阿尔法折叠看成阿尔法狗(Alpha Go)的升级版,及其在生命科学中的应用,或者称其为阿尔法狗的“后浪”,也许让人更容易理解。阿尔法狗暴得大名是因为2016年战胜了韩国顶尖职业围棋手李世石,以及在2017年战胜了世界第一围棋手中国的柯洁。但是,阿尔法折叠的成就可能要假以时日才能为世人所知。
测定蛋白质结构为何重要
阿尔法折叠也是一个人工智能(AI)软件,其最大的作用是,既快又准确地测定蛋白质的形状,尤其是3D形状。
生命的本质是蛋白质,蛋白质又是由氨基酸按一定顺序结合而成的多肽链组成,而且,它们的结构从一维(氨基酸序列)、二维(距离),再到三维(坐标),以无数方式,折叠成各种精致的形状,才能完成各种功能和发挥重要作用。
大量的疾病与蛋白质的折叠形状有千丝万屡的联系。例如,新冠病毒的棘突蛋白(S蛋白)的折叠形式,决定了它入侵人体细胞的速度和致病能力。类似地,普里昂蛋白的折叠形式,也决定了对包括人在内的哺乳动物的传染性海绵状脑病的致病力和致命性。
从理论上看,一个蛋白质从一维到三维,有无数的折叠方式。……
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