NVIDIA i Google DeepMind udostępniają struktury białek 2800 wirusów, by przyspieszyć walkę z przyszłymi pandemiami

Ten news ukazał się 17 min po komunikacie źródła.

👁 119 przeczytań

NVIDIA, Google DeepMind i Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL-EBI) opublikowały przewidywane struktury 3D kompleksów białkowych ponad 2800 wirusów - wszystkie dostępne bezpłatnie dla każdego naukowca za pośrednictwem bazy AlphaFold Database.

Struktury wygenerowano przy użyciu modelu AlphaFold2 od Google DeepMind, który przewiduje sposób, w jaki białka składają się w trójwymiarowe kształty. Kluczową rolę w skalowaniu obliczeń odegrało NVIDIA BioNeMo Inference Runtime - dzięki niemu zespół mógł przeprowadzić predykcję kompleksów dla tysięcy wirusowych proteomów jednocześnie. Kompleksy białkowe to grupy oddziałujących ze sobą białek, które wirus wykorzystuje do funkcjonowania - i właśnie je muszą atakować skuteczne szczepionki lub leki.

Skala naukowej nowości jest duża. Około 30% dodanych interakcji białkowych to formy zupełnie nieznane nauce - nieodnotowane wcześniej w Protein Data Bank, głównym repozytorium eksperymentalnie wyznaczonych struktur białkowych. Tradycyjne metody badania struktur, takie jak krystalografia rentgenowska, mogą pochłonąć lata pracy i tysiące dolarów za pojedynczą strukturę; AlphaFold2 zoptymalizowany pod kątem GPU NVIDIA robi to w ułamku tego czasu i kosztu.

„Kiedy nadejdzie kolejna pandemia, może pojawić się coś zupełnie niespodziewanego i będziemy pozbawieni wiedzy, którą mieliśmy w przypadku COVID-19. To, co próbujemy zrobić, to zgromadzić tę wiedzę z wyprzedzeniem.”

Tak skomentował Joe Grove, profesor wirusologii molekularnej w MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research i współpracownik przy tym projekcie. Jego słowa dobrze oddają motywację całej inicjatywy: gdy COVID-19 się pojawił, naukowcy mieli za sobą dekady badań nad koronawirusami, co pozwoliło im zaprojektować szczepionki w rekordowym tempie. Dla tysięcy innych wirusów taka wiedza strukturalna po prostu nie istnieje.

Potrzeba działania jest wymierna. Według analizy Center for Global Development istnieje około 50% szansy, że do 2050 roku wybuchnie pandemia równie groźna co COVID-19.

Poza samą bazą NVIDIA udostępnia też BioNeMo Structure Prediction Pipeline - otwarty, akcelerowany na GPU przepływ pracy, dzięki któremu każdy badacz może samodzielnie przejść od sekwencji białkowej do przewidywanej struktury 3D dla wybranych celów badawczych. Chris Dallago, lider zespołu stosowanych nauk badawczych w dziedzinie biologii cyfrowej w NVIDIA, nazwał tę bazę „silnikiem do generowania hipotez” - narzędziem, które ma popchnąć do przodu całe pole badań nad interakcjami białkowymi.

Fakt, że 30% opisanych tu interakcji to terra incognita dla biologii, sugeruje, że ta baza może dostarczyć zaskakujących odkryć na długo przed tym, zanim ktokolwiek zdąży jej faktycznie użyć.