Proteinlerin üç boyutlu bir halde 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 ehemmiyete 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 biçimlerini ortaya koyabileceği belirtiliyor.
Yarışın 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 hayat için gerekli olan kimyasal süreçlerde temel bir rol oynar.
Aminoasit zincirlerinden oluşan proteinler sonsuz sayıda farklı cinste katlanarak değişik biçimler alabilir.
Bu 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 formlarındaki en ufak değişiklik bile sağlığımızda felaket tesirlere yol açabilir” diyor ve ekliyor:
“Bu yüzden bir hastalığı anlamak ve tedavi usulü bulmak için en tesirli yollardan biri, bu sürece dahil olan proteinleri anlamaktır.
“İnsanlarda on binlerce protein vardır. Öteki çeşitlerde ise milyonlarca. Bunlara virüsler ve bakteriler de dahil.
“Fakat bu proteinlerden sırf birinin biçimini anlayabilmek değerli ekipmanlarla yıllarca süren çalışmalar gerektiriyordu.”
Biçimleri 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 biçimlerini bilgisayar programlarıyla hesaplamaya çalışıyor.
Tıpkı anda biyologlar laboratuvarlarda x-ray kristalografi ve NMR spektroskopi üzere klasik formüllerle proteindeki her atomun pozisyonlarını ortaya çıkarıyor.
Sonrasında Protein Yapısı İddiası Tekniklerinin Eleştirel Kıymetlendirilmesi Üzerine Topluluk Genelinde Deney isimli gruptan bilim insanları kestirimler ile gerçekleri karşılaştırıyor.
Deney grubu varsayımların 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 biçimlerini 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 değere sahip.
Bunun 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?
Öbür bilim insanları yapay zekanın ürettiği bilgileri ayrıntılıca inceleyecek ve testlere tabi tutacak.
Bu bahis etrafında hâlâ bilinmeyen öteki şeyler de var. Birden fazla proteinin nasıl bir ortaya geldiği, proteinlerin DNA ve RNA üzere moleküllerle nasıl etkileştiği üzere bahisler bunlar ortasında.
Dr. Kryshtafovych, “Tekil proteinler için sorunun büyük bir kısmı çözüldüğüne nazaran kompleks proteinlerin hallerini tespit etmeye giden yol da açıldı. Bunlar ömrün makineleri” diyor.
Hürriyet
