Wissenschaftlicher Perforation 2021 gekürt



Protein-Überprüfung leichtgewichtig gemacht

Wissenschaftlicher Perforation 2021 gekürt

Im Rahmen welcher Überprüfung welcher Omikron-Variante des Coronavirus kommt eine ganz neue Technologie zum Pfand. Mit ihr können Form und Wirkweise von Proteinen so mühelos studiert werden wie noch nie. Wissenschaft und Medizin könnte dasjenige revolutionieren.

Den menschlichen Leib Kontakt haben Forscher schon ziemlich genau: Wie Blutgefäße aussehen, warum Krebs entsteht, welche Zellen zu Händen dasjenige Sehen wichtig sind. Doch im ganz Kleinen ist dasjenige Gemälde noch nicht so lukulent. Denn nur von einem tendenziell kleinen Teil unserer Proteine – dasjenige sind essenzielle Zutaten des Körpers – wusste man bislang, wie sie aussehen und welches sie genau zeugen. Doch dasjenige ändert sich mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) ohne Rest durch zwei teilbar rasant.

Grund hierfür sind neue Computerprogramme, die dreidimensionale Strukturen von Proteinen mit hoher Korrektheit errechnen, ohne dass zeitaufwendige und teure Messmethoden nötig wären. Kenne man die Gestalt und damit wenn schon die Prozedur welcher Proteine, ließen sich biologische Abläufe im Leib und Krankheiten besser verstehen, erklärt Andreas Bracher vom Max-Planck-Institut zu Händen Biochemie in Martinsried.

Sekundär für welcher Suche nachdem neuen Medikamenten helfe dieses Wissen, so Bracher. So wollen Forscher mithilfe des neuen Ansatzes Wirkstoff-Kandidaten gedeihen, die genau gen bestimmte Proteine angepasst sind. Andere Fachleute nutzen die Software für welcher neuen Corona-Variante Omikron. Sie untersuchen Auswirkungen von Mutationen im Erbgut gen die Form des sogenannten Spike-Proteins. Eine geänderte Form könnte dazu zur Folge haben, dass menschliche Antikörper nicht mehr so flechten können und welcher Immunschutz nachlässt.

Vergleich mit Crispr

Dasjenige Fachmagazin „Science“ schätzt den neuen Herangehensweise zu Händen so bedeutsam ein, dass es ihn zum wissenschaftlichen Perforation des Jahres gekürt hat. „Der Durchbruch bei der Proteinfaltung ist einer der größten aller Zeiten, sowohl in Bezug auf die wissenschaftliche Leistung, als auch mit Blick auf dadurch mögliche künftige Forschungen“, schreibt „Science“-Chefredakteur Holden Thorp. Er zieht verschmelzen Vergleich zur Genschere Crispr, die die Gentechnologie revolutioniert hat.

Proteine sind winzig lütt, man kann ebendiese Eiweiße selbst unter dem Mikroskop nicht sehen. Bislang war es insoweit sehr aufwendig und teuer, mit Methoden wie Röntgenkristallografie und Kryoelektronenmikroskopie ihren Gliederung zu erkunden. „Science“ zufolge kann dasjenige Entschlüsseln einer einzelnen Proteinstruktur gen herkömmliche Weise Jahre dauern und Hunderttausende Dollar kosten.

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„Bei vielen Proteinen des Menschen wusste man deshalb bisher nicht, wie sie aussehen“, sagt MPI-Forscher Bracher. Bislang sind nur zu Händen ein Drittel welcher Proteine des Menschen experimentell bestimmte Strukturen in einer elektronischer Karteikasten hinterlegt – in vielen Fällen davon sind wenn schon nur Teilbereiche untersucht.

Sich selbst trainierende KI

Mit den neuen Programmen – AlphaFold and RoseTTAFold – braucht es nun keinen großen Pomp mehr. Ein Team um den AlphaFold-Entwickler John Jumper, welcher zu Händen die gen künstliche Intelligenz spezialisierte Google-Schwesterherz Deepmind arbeitet, hat schon Strukturen zu Händen so wie ganz menschlichen Proteine vorgelegt. Dasjenige Fachzeitschrift „Nature“ zählt Jumper in seiner aktuellen Top-10-Verkettete Liste zu den derzeit maßgebenden Wissenschaftlern gen welcher Welt. Sein KI-gestütztes Sendung trainiert sich praktisch selbst mithilfe von Datenbanken, in denen schon erforschte Proteinstrukturen hinterlegt sind.

Proteine Leben aus langen Ketten, die eine Betriebsart definiertes Knäuel darstellen und dann bestimmte Aufgaben gerecht werden. So können manche Proteine (Enzyme) Zuckermoleküle spalten, andere sind Strukturelemente unserer Muskeln. Die Ketten werden von hintereinander aufgereihten Bausteinen weltmännisch, den sogenannten Aminosäuren. Deren Aufstellung ist durch unser Erbgut vorgegeben. Insgesamt gibt es dort rund 20.000 Gene, gen denen die Aminosäurenabfolge zu Händen verschiedene Proteine festgesetzt ist. Im Rahmen welcher Faltung zum Knäuel spielen unter anderem Anziehungskräfte zwischen den Aminosäuren eine Rolle.

Kennt ein Forscher ein spezifisches Gen, kann er daraus gen dem Papier oder am Computer die Aminosäurekette eines Proteins derivieren – schon seitdem Jahrzehnten. Schon war es bislang nicht möglich, ohne weiteres die genaue Form und den Gliederung des Proteinknäuels zu zwingen. „Die ist aber entscheidend, um die Wirkungsweise eines Protein verstehen zu können“, erklärt Bracher, welcher selbst mit AlphaFold arbeitet.

Die neuen, zu Händen Forscher leer zugänglichen Programme schließen nun genau ebendiese Lücke. Ihnen reicht die durch dasjenige Erbgut vorgegebene Aminosäuresequenz eines Proteins, um ein dreidimensionales Normal zu erstellen, wie Bracher erklärt. „Hat man früher Jahre daran gearbeitet, um die Struktur eines Proteins aufzuklären, reicht es jetzt, eine Aminosäuresequenz in den Computer einzugeben.“



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