Biyolojinin en büyük gizemlerinden biri yapay zeka sayesinde ‘büyük oranda çözüldü’
Casp/DeepMind/VTagliabracciDTomchick,UT SouthWesteLejyoner hastalığına yol açan bakteriye ilişkin protein, DeepMind tarafından bu türlü modellendi
Bilim insanları, biyolojinin en büyük gizemlerinden birinin yapay zeka sayesinde “büyük oranda çözüldüğünü” açıkladı.
Proteinlerin üç boyutlu bir formda nasıl katlandığını hesaplayabilmek yarım yüzyıldır bilim insanlarının gayelerinden biriydi.
Bilimsel bir yarış düzenleyen organizatörler, Londra merkezli yapay zeka laboratuvarı DeepMind’ın bu gizemi büyük oranda çözdüğünü duyurdu.
Proteinlerin formlarını anlamak, hastalıkları tedavi eden ilaçlar üretmek için kritik kıymete sahip.
DeepMind’ın bu buluşunun çok sayıda hastalığa dair araştırmayı hızlandırması bekleniyor. Bunlara Covid-19 da dahil.
Yapay zeka programının kıymetli ve uzun vakit alan laboratuvar usulleriyle kıyaslanabilecek bir muvaffakiyetle proteinlerin formlarını ortaya koyabileceği belirtiliyor.
Müsabakanın panelinde yer alan California Üniversitesi’nden Dr. Andriy Kryshtafovych, bu gelişmenin “dikkate değer” olduğunu söylüyor:
“Proteinlerin biçimlerini bu kadar süratli ve isabetli bir biçimde belirleyebilmek bilimde bir ihtilal yaratma potansiyeline sahip.”
Proteinler nedir?
Bütün canlılarda bulunan proteinler ömür için gerekli olan kimyasal süreçlerde temel bir rol oynar.
Aminoasit zincirlerinden oluşan proteinler sonsuz sayıda farklı tıpta katlanarak değişik formlar alabilir.
Getty ImagesReseptöre bağlı bir proteinin görünümüBu formlar, proteinlerin fonksiyonlarını nasıl yerine getireceği konusunda belirleyicidir.
Pek çok hastalık proteinlerin kimyasal reaksiyonlardaki katalizör rolleri (enzimler), hastalıklarla çabadaki rolleri (antikorlar) yahut kimyasal bilgi iletimindeki rolleri (insülin üzere hormonlar) ile alakalıdır.
Yarışın paneline başkanlık eden Maryland Üniversitesi’nden Dr. John Moult “Bu hayati moleküllerin biçimlerindeki en ufak değişiklik bile sağlığımızda felaket tesirlere yol açabilir” diyor ve ekliyor:
“Bu yüzden bir hastalığı anlamak ve tedavi tekniği bulmak için en tesirli yollardan biri, bu sürece dahil olan proteinleri anlamaktır.
“İnsanlarda on binlerce protein vardır. Öbür cinslerde ise milyonlarca. Bunlara virüsler ve bakteriler de dahil.
“Fakat bu proteinlerden sadece birinin biçimini anlayabilmek kıymetli ekipmanlarla yıllarca süren çalışmalar gerektiriyordu.”
Formları nasıl oluşuyor?
1972’de Christian Anfinsen aminoasitlerin dizilimini bildikten sonra proteinlerin biçimlerinin hesaplanabileceğini gösteren çalışmasıyla Nobel Mükafatı kazandı.
Bunu başarabilmek için her yıl 20’den fazla ülkeden bilim insanlarından oluşan gruplar, aminoasit dizilimleri bilinen yaklaşık 100 proteinin hallerini bilgisayar programlarıyla hesaplamaya çalışıyor.
Birebir anda biyologlar laboratuvarlarda x-ray kristalografi ve NMR spektroskopi üzere klasik prosedürlerle proteindeki her atomun pozisyonlarını ortaya çıkarıyor.
Sonrasında Protein Yapısı Kestirimi Tekniklerinin Eleştirel Kıymetlendirilmesi Üzerine Topluluk Genelinde Deney isimli takımdan bilim insanları iddialar ile gerçekleri karşılaştırıyor.
Deney grubu iddiaların doğruluğuna nazaran 0-100 ortasında notlar veriyor. DeepMind’ın AlphaFold isimli programıyla ulaştığı 90 skoru, laboratuvarda kullanılan tekniklere denk olarak görülüyor.
Nasıl başardılar?
AlphaFold programı makine öğrenmesi denilen bir süreçle, Kamusal Protein Bilgi Tabanı’nda bulunan proteinleri ve hallerini inceledi.
Yapay zeka, oradan edindiği bilgilerle yola çıkarak yeni proteinlerin hallerini yüzde 90 oranında doğrulukla hesaplamayı başardı.
Bu bilgi ne işe yarayacak?
Proteinlerin yapısını bu halde hesaplayabilmek kanser, demans, bulaşıcı hastalıklar üzere hastalıkları anlamak ve bunlara yönelik ilaç geliştirmek için kritik ehemmiyete sahip.
Getty ImagesCovid-19 hastalığına yol açan koronavirüsün kendine has taç formunda proteinleri varBunun örneklerinden biri SARS-Cov-2. Bilim insanları Covid-19 hastalığına yol açan bu virüsün insan hücreleriyle etkileşime girmesini sağlayan taç biçimindeki proteinleri inceliyor.
Deney takımının eski iştirakçisi ve denetleyicisi olan University College London’dan Prof. Andrew Martin “Proteinin nasıl katlandığı, işlevi açısından belirleyici” diyor ve ekliyor:
“Bunu bilmek sıhhat için de hastalık için de kıymetli. Sadece enfeksiyonları değil, kalıtımsal birtakım hastalıkları da çözebiliriz.”
İngiltere’deki Avrupa Biyoenformatik Enstitüsü’nden Prof. Dam Janet Thornton bunu öğrenmenin evrimi anlamayı da kolaylaştıracağını söylüyor.
Bundan sonra ne olacak?
Öteki bilim insanları yapay zekanın ürettiği bilgileri ayrıntılıca inceleyecek ve testlere tabi tutacak.
Bu mevzu etrafında hâlâ bilinmeyen öbür şeyler de var. Birden fazla proteinin nasıl bir ortaya geldiği, proteinlerin DNA ve RNA üzere moleküllerle nasıl etkileştiği üzere mevzular bunlar ortasında.
Dr. Kryshtafovych, “Tekil proteinler için sorunun büyük bir kısmı çözüldüğüne nazaran kompleks proteinlerin biçimlerini tespit etmeye giden yol da açıldı. Bunlar ömrün makineleri” diyor.
Cumhuriyet
