Zu den drei klassischen experimentellen Methoden zur Bestimmung der räumlichen Struktur eines Proteins sind in den letzten Jahren KI-Algorithmen hinzugekommen, die alles verändert haben. Das AlphaFold-Paket von DeepMind (Google) verspricht, in wenigen Monaten die räumlichen Strukturen fast aller der Wissenschaft bekannten Proteine abzubilden. Dies wird ein Durchbruch in der Pharmakologie, Medizin und Industrie sein. Aber die Hauptsache ist, ein neues Level im Bioengineering mit grenzenlosen Möglichkeiten zu erreichen.
Laut den Schweizer Wissenschaftlern stehen wir kurz davor, für jede beliebige dreidimensionale Proteinstruktur, die am Computer entworfen wurde, ein künstliches Gen zu berechnen und dieses Gen dann zu synthetisieren. In der Biotechnologie ebnet dies den Weg zur Herstellung künstlicher Proteine aus Mikroorganismen, darunter neue pharmazeutische Wirkstoffe, Impfstoffe oder Enzyme für den industriellen Einsatz.
Seit Milliarden von Jahren hat die Evolution biologische Informationen in der DNA gespeichert und sie zuerst in RNA-Moleküle und dann in Proteine umgewandelt. Der umgekehrte Prozess existiert in der Natur nicht, so dass Proteine in Aminosäuren zerlegt werden, dann in den RNA-Code und in die DNA geschrieben werden. Aber ein künstlicher Algorithmus wird diesen umgekehrten Prozess ermöglichen.
Mithilfe von Computeralgorithmen wird es möglich sein, ein Computermodell eines Proteins einer bestimmten Konfiguration mit einer klar definierten Funktion zu erstellen – eine Art Rahmenwerk. Die KI bestimmt dann die Art und Reihenfolge der Aminosäuren, die zum Aufbau des künstlichen Proteins benötigt werden. Wenn man diese Sequenzen kennt, ist es einfach, die erforderlichen Kombinationen von RNA zu bestimmen und die entsprechenden Änderungen bereits in der DNA vorzunehmen. Dann geht der Prozess von selbst weiter - künstliche Gene bestimmen alle Entwicklungs- und Lebensprozesse eines Organismus mit vollständig programmierten Eigenschaften. Wissenschaftler freuen sich über die neuen Perspektiven.
2021-08-20 16:08:14
Autor: Vitalii Babkin