BioNOW! #9 – Deep Learning na determinação da estrutura de proteínas
BioNOW! #9 - Deep Learning na determinação da estrutura de proteínas
As proteínas são dos mais essenciais componentes de todos os organismos, e determinam a função de todos os processos que levam à vida. Entender a sua estrutura é fundamental para compreender os seus usos, efeitos, e o funcionamento de tudo a que estão associadas. Uma nova tecnologia permite prever essa estrutura com precisão nunca antes vista, e promete ter inúmeros usos para compreender e combater doenças.
O programa de inteligência artificial AlphaFold, desenvolvido pela DeepMind, utiliza formas de deep learning para prever a estrutura tridimensional de uma proteína com margens de erro a nível atómico, vastamente melhores do que tecnologias anteriores. A precisão das estruturas previstas por este programa é comparável a métodos laboratoriais como ressonância magnética nuclear ou crio-microscopia eletrónica.
O programa foi apresentado como “concorrente” na experiência CASP (Critical Assessment of Structure Prediction), onde equipas de investigação de todo o mundo testam novos métodos de modelação e previsão da estrutura de proteínas. O AlphaFold apresentou os melhores resultados tanto no CASP13 em 2018 como no CASP14 em 2020, e estabeleceu o modelo que outros programas na mesma área agora seguem.
Figura 1 – Representação esquemática do algoritmo utilizado. De modo a prever a estrutura de uma determinada proteína, o algoritmo usa os pares de resíduos de aminoácidos nessa proteína, bem como sequências relacionadas evolutivamente. Através de um processo iterativo, é possível chegar-se à estrutura da proteína com uma boa exatidão.
Tecnologias como o AlphaFold apresentam um enorme potencial para ser utilizados em inúmeras áreas, particularmente no desenvolvimento de fármacos ou vacinas que tenham como alvo proteínas. O programa conseguiu determinar a estrutura de proteínas do vírus SARS-CoV-2 desconhecidas na altura, com resultados posteriormente comprovados com outros métodos experimentais, e a DeepMind espera conseguir utilizá-lo para estudar doenças tropicais, como a malária. Tecnologias como esta apresentam um enorme potencial para revolucionar o conhecimento que temos sobre as estruturas e funções de proteínas, levando a grandes avanços na Medicina e na Biologia.
Sabe mais em:
https://doi.org/10.1038/d41586-020-03348-4
