Nkeji
1. Okwu Mmalite nke ọgụgụ isi Artificial na bayoloji: Ọrụ, oke, nkwado na ụkpụrụ. 2. Isi ihe nyocha data bayoloji na Python 3. Nyocha usoro na bioinformatics: DNA, RNA na protein 4. Data Omics na nyocha akụkụ dị elu 5. Ọdịdị Protein na AlphaFold: Mmeri nke ọgụgụ isi Artificial na Biology 6. Nyocha onyonyo na ụdị/Nchọpụta mkpụrụ ndụ 7. Nleba Nleba: Iji ọgụgụ isi mepụta atụmatụ siri ike 8. Nyocha data na nkwado ndekọ aha 9. Ọhụụ Sayensị: Na-egosipụta data n'eziokwu na nghọta 10. Nyochaa akwụkwọ na edemede sayensị 11. Ethics, Biosecurity, Nzuzo na Sayensị iguzosi ike n'ezi ihe
Nkeji 5 / 11

Ọdịdị Protein na AlphaFold: Mmeri nke ọgụgụ isi Artificial na Biology

Uru:

  • Ịghọta ọkwa nhazi protein yana usoro AlphaFold na-ebu amụma site na usoro
  • Ikike ịgụ pLDDT na akara ntụkwasị obi PAE nke ọma wee kọwapụta mpaghara ntụkwasị obi dị ala dị ka 'ejighị n'aka / mgbanwe' kama 'ezighi ezi'
  • Ghọta mkpa ọ dị iji akaebe nnwale (PDB, ule ọrụ) kwado amụma nhazi ahụ na mkpebi ndị ga-esi na ya pụta.

Protein bụ ụmụ irighiri ihe na-arụ ọrụ nke cell: enzymes na-eme ka mmeghachi omume dị ngwa, ndị na-ebugharị na-ebugharị molekul gburugburu, protein ndị na-emepụta ihe na-eme ka cell na-aga n'ihu. A na-ekpebi ihe protein na-eme site n'ụdị mpịaji nke akụkụ atọ (ihe owuwu ya). Ruo ọtụtụ iri afọ, ịkọ nhazi nke protein site n'usoro ya bụ otu n'ime nsogbu kachasị sie ike na bayoloji. N'afọ 2021, sistemụ ọgụgụ isi nke DeepMind akpọrọ AlphaFold mere ọmarịcha akụkọ ihe mere eme na nsogbu a, na-ebu amụma nhazi nke ọtụtụ narị nde protein ka ọ dị nso na nnwale nnwale. N'ime nkeji a, anyị ga-atụle otu esi eji AlphaFold na ngwaọrụ ndị yiri ya site n'echiche nke ọkà mmụta ihe ọmụmụ yana ole ị nwere ike ịtụkwasị obi na mmepụta ya.

Nke a bụ ihe kacha pụta ìhè nke ọgụgụ isi na bayoloji; Ma ọbụna ngwá ọrụ amụma nwere oke ya na mkpa maka nkwenye.

Ọkwa nke nhazi protein

  • Nhazi nke izizi: Usoro Amino acid (usoro mkpụrụedemede).
  • Ọdịdị nke abụọ: Mpịakọta mpaghara; dị ka alfa helix na beta mpempe akwụkwọ.
  • Ọdịdị nke atọ: Ụdị 3D nke yinye dum.
  • Ọdịdị nke Quaternary: Nchikota nke ọtụtụ agbụ.

AlphaFold na-ebu amụma nhazi ụlọ akwụkwọ sekọndrị (ụdị 3D) site na nhazi mbụ (usoro). Ọ na-eme nke a site na ụkpụrụ ọ na-amụta site na nhazi (MSA) nke usoro metụtara evolushọn.

Na-agụ mmepụta AlphaFold

AlphaFold anaghị enye naanị usoro; Ọ na-enyekwa akara ntụkwasị obi maka amụma ọ bụla. Ịghọta ihe ndị a bụ isi ihe na-eme ka ntụkwasị obi na-enweghị isi:

  • pLDDT: Akara ntụkwasị obi mpaghara n'etiti 0-100 maka amino acid ọ bụla. N'elu 90 bụ ntụkwasị obi nke ukwuu, 70-90 bụ ntụkwasị obi, 50-70 ejighị n'aka, n'okpuru 50 yikarịrị ka mpaghara enweghị nsogbu.
  • PAE (Njehie Nkwekọrịta Amụma): ntụkwasị obi ọnọdụ n'etiti ngalaba; Ọ na-egosi otú a pụrụ ịdabere na ntinye nke ngalaba n'akụkụ ibe ya dị na nnukwu protein multidomain.
NDỤMỌDỤ: Mgbe ị hụrụ mpaghara pLDT dị ala (na-abụghị acha anụnụ anụnụ, oroma/acha ọbara ọbara) na ụdị AlphaFold, gụọ ha dị ka “edoghị anya ma ọ bụ mgbanwe” kama ịbụ “ezighi ezi.” Mpaghara ndị a na-abụkarị iberi protein nwere nsogbu n'ezie ma nwee mkpa ndu.

Nzọụkwụ site nzọụkwụ: iji AlphaFold nyochaa protein

  1. Chọta usoro: Nweta usoro nke protein gị site na UniProt.
  2. Nweta usoro a: Chọọ na AlphaFold DB (dị njikere maka ọtụtụ protein) ma ọ bụ jiri ColabFold gbaa ọsọ.
  3. Nyochaa ntụkwasị obi: lelee pLDDT na PAE; Kedu mpaghara ndị a pụrụ ịdabere na ya?
  4. Chee echiche: Jiri PyMOL ma ọ bụ py3Dmol nyochaa na 3D.
  5. Ntụgharị asụsụ: Nyochaa mpaghara na-arụ ọrụ dị ka saịtị na-arụ ọrụ, akpa njikọ.
  6. Nyochaa: Tulee usoro nnwale (X-ray/cryo-EM na PDB) ma ọ dị.

Ọgụgụ isi (LLM) na-ede koodu n'ime usoro ndị a (nyocha na py3Dmol, na-achịkọta akara) wee kọwaa echiche ndị a. AlphaFold n'onwe ya bụ amụma amụma usoro pụrụ iche; LLM na-enyere gị aka ịkọwa nsonaazụ ya.

Ndebiri ozugbo enwere ike iṅomi

Ọrụ: Ị bụ onye inyeaka n'ihe gbasara bayoloji. Ọrụ: Kọwaara nwa akwụkwọ gụsịrị akwụkwọ na akara AlphaFold pLDDT na PAE. Kọwaa ihe akara nke ọ bụla na-atụ, ọnụ ụzọ ndị a na-ewere na a pụrụ ịdabere na ya, yana otu esi akọwa mpaghara ndị nwere obere akara.

Kedu otu m ga-esi na-agba ọsọ usoro protein m nwetara n'aka UniProt na ColabFold? Kọwaa usoro na oke akụrụngwa/oge m kwesịrị ịma. Ogologo usoro: [N] amino acids.

Dee koodu Python nke na-ahụ anya faịlụ PDB (predicted.pdb) na 3D wee agba ya dịka akara pLDDT na py3Dmol. Ka ọ na-agba ọsọ na Jupyter, na nkọwa.

Enwere m amụma AlphaFold na usoro nnwale sitere na PDB. Nye koodu na ikwu okwu na-ahazi ha abụọ wee gbakọọ RMSD (pụtara square deviation). Kọwaa ole angstroms dị n'okpuru RMSD ka a na-ewere dị mma.

Ngwa ngwa adịghị ike / Ike siri ike

Adịghị ike: "Gwa m udi nke protein a."

Ike: "M enyochala ihe nlereanya AlphaFold nke UniProt P04637 (mmadụ p53) protein. Ngalaba DNA na-ejikọta ọnụ dị elu pLDDT (> 90), N-terminus na C-terminus dị ala pLDDT (<50) Olee otú m ga-esi akọwa ụkpụrụ a? Kọwaa na njedebe dị ala na-eme ka ọ bụrụ ihe na-adịghị mma na-eme ka mpaghara a ghara ịrụ ọrụ na-enweghị ihe ọ bụla na-eme ka ọ bụrụ ihe na-adịghị mma. "

Ọdịiche: ngwa ngwa siri ike nwere ezigbo protein, ezigbo akara akara na arịrịọ ikwu. Ihe nlereanya ahụ na-akọwa data ị na-enye kama "icheta" ya.

Obere ikpe atọ

Ikpe 1 - Imehie mpaghara nsogbu ahụ maka njehie: Nwa akwụkwọ wepụrụ mpaghara pLDDT dị ala na njedebe nke protein ya n'ihi na "AlphaFold chere na ọ ezighi ezi." Agbanyeghị, mpaghara ahụ bụkwa mpaghara ịgbalite oge niile na nnwale. Nwa akwụkwọ a tụgharịrị mpaghara ahụ nke ọma mgbe ihe nlereanya kọwara na pLDDT dị ala na-egosipụtakarị ezi ngbanwe.

Ikpe 2 - Mgbanwe mmetụta ikwubiga okwu ókè: Onye nyocha kwuru na otu mgbanwe amino acid mere “oke ọdịiche” na ụkpụrụ AlphaFold. Agbanyeghị, AlphaFold anaghị atụkwasị obi na-ebu amụma nkwụsi ike nke mmụgharị otu ihe; iche nwere ike ịbụ mkpọtụ nlereanya. Ihe nlereanya ahụ chetara oke a wee butere ngwa ọrụ akọwapụtara (dịka ngwaọrụ amụma nkwụsi ike).

Ikpe 3 - Nweta site na nkwado: Otu otu kwadoro amụma AlphaFold na nhazi nnwale na PDB; RMSD tụgharịrị bụrụ 1.2 angstroms (dị ezigbo mma). Nke a nyere ha ohere ịdabere na amụma ahụ wee chepụta obere akpa eji ejikọta, ma chepụta nnwale ahụ. Nkwenye ntụkwasị obi ziri ezi.

ntụnyere chaatị

Akara/echiche

Kedu ihe atụ

Oke ntụkwasị obi

pLDDT

ntụkwasị obi ụlọ obibi (0-100)

> 90 dị mma nke ukwuu, <50 oge mgbe

PAE

ntụkwasị obi ebe gafere ngalaba

Obere (ọchịchịrị) dị mma

RMSD

Agreement with experiment (angström)

<2 Å na-adịkarị mma

Mmejọ ndị nkịtị

  • N'ịtụle pLDDT dị ala dị ka "mmejọ": Ọ bụ mpaghara enweghị nsogbu/mgbanwe, ehichapụla ya.
  • Na-agba mbọ hụ na otu mmetụta mmụgharị na AlphaFold: Ọ bụghị ngwaọrụ kwesịrị ekwesị maka ọrụ ahụ.
  • Ileghara akara ntụkwasị obi anya: Iche na ihe nlereanya ahụ bụ nke a pụrụ ịdabere na ya.
  • Ịwụfe usoro nnwale: Ọ bụrụ na enwere ezigbo nhazi na PDB, jide n'aka na ị ga-atụnyere ya.
  • Ịkọwa ihe mgbagwoju anya / ọtụtụ agbụ dị ka otu yinye: Mmekọrịta chọrọ ụdịdị pụrụ iche (AlphaFold-Multimer).
Akpachara anya: AlphaFold bụ ngwa dị ịrịba ama, mana ọ bụ ịkọ nkọ, ọ bụghị eziokwu. Mkpebi pụrụiche dị elu dị ka ebumnuche ọgwụ ọhụrụ, saịtị njide ma ọ bụ mmetụta mmụgharị ekwesịghị ime na-akwadoghị amụma ahụ na akaebe nnwale (nhazi, ule ọrụ).

Site na nhazi ruo n'ọrụ: ịhụ akpa ahụ ezuola?

Inweta nhazi 3D nke protein na-atọ ụtọ, mana naanị nhazi anaghị agwa gị ọrụ. Ị nwere ike ịhụ saịtị na-arụ ọrụ (akpa ebe mkpụrụ na-ejikọta) nke enzyme; Otú ọ dị, ihe owuwu ahụ egosighị nke molecule ọ na-ekekọta, otú o si arụ ọrụ ngwa ngwa, ma ọ bụ ebe ọ dị na cell. AlphaFold bụ mmalite: ọ na-ewepụta echiche ("akpa uwe a nwere ike jikọta ATP"), nnwale ahụ nwalere ya. AI na-enyere gị aka ịmepụta echiche ndị a wee dee koodu na-enyocha nhazi ahụ, mana nkwupụta ọrụ chọrọ ihe akaebe doro anya.

Ojiji ọzọ dị ike bụ ntụnyere nhazi: ọbụlagodi na usoro nke protein abụọ dị nnọọ iche, usoro ha nwere ike ịdị ka; nke a bụ ihe ngosi maka njikọ evolushọn dị anya ma ọ bụ ọrụ nkekọrịta. Ngwa dị ka Foldseek na-achọ myirịta ihe ngwa ngwa. Ihe nlereanya na-enyere gị aka ịkọwapụta mmepụta nke ngwaọrụ ndị a wee dee koodu ntụnyere.

Hazie nhazi AlphaFold nke protein abụọ na Bio.PDB, gbakọọ RMSD, wee kọọ mpaghara mpaghara na-agafe na nke na-agbanwe. Kwuo na myirịta n'usoro bụ ihe na-egosi njikọ ọrụ, mana ọ bụghị ihe akaebe.

Mgbagwoju anya, mmekọrịta na oke

Protein anaghị arụ ọrụ naanị ya, mana ha na ndị mmekọ (protein ndị ọzọ, DNA, obere ụmụ irighiri ihe). AlphaFold-Multimer nwere ike ibu amụma ihe mgbagwoju protein-protein; ma naanị ya ezughị oke maka ike na eziokwu nke mmekọrịta. Mgbe ihe nlereanya ahụ buru amụma na "protein abụọ na-emekọ ihe," nke a bụ nkwupụta mmalite; kwesiri ka akwado ya site na nnwale dika co-immunoprecipitation (co-IP). Jiri AI ịghọta ebe ngwaọrụ ndị a kwesịrị ekwesị ma chọpụta ntụkwasị obi mmepụta; Ọnụ ọgụgụ ntụkwasị obi (karịsịa interface PAE) dị mkpa karịa mgbe ọ bụla na amụma mgbagwoju anya.

AlphaFold abụghị naanị nhọrọ

Ọ bụ ezie na AlphaFold bụ onye ọsụ ụzọ, ọ bụghị naanị ngwaọrụ. ESMFold (Meta) na-eme amụma ngwa ngwa site na otu usoro, na-achọghị nhazi mgbanwe evolushọn; Ọ dabara maka inyocha nnukwu usoro nke usoro, mana ọ na-adịkarị obere ezighi ezi karịa AlphaFold. RoseTTAFold bụ ike ọzọ dị ike. AlphaFold3 na ụdị ọhụrụ ndị yiri ya gụnyekwara protein-ligand na protein-nucleic acid complex. Ị nwere ike ịkpọtụrụ AI nke ngwá ọrụ kwesịrị ekwesị maka nsogbu ihe owuwu (ọsọ ma ọ bụ izi ezi, otu yinye ma ọ bụ mgbagwoju anya); Mana cheta na ị gụọ metric ntụkwasị obi ngwá ọrụ ọ bụla n'ọ̀tụ̀tụ̀ ya: ihe a na-ewere dị ka akara "ezigbo" n'otu ngwá ọrụ na-akọwa n'ụzọ dị iche na nke ọzọ.

Na nchịkọta

AlphaFold gbanwere usoro ndu ndu site na ibu amụma nhazi protein site na usoro ya. Agbanyeghị, a ga-agụkọ nsonaazụ ya yana akara ntụkwasị obi (pLDDT, PAE); Ekwesịrị ịkọwa mpaghara ntụkwasị obi dị ala dị ka "ejighị n'aka/mgbanwe" kama ịbụ "ezughị oke". Ọgụgụ isi (LLM) na-enyere gị aka ịkọwa akara ndị a, dee koodu nlegharị anya, wee jiri ha tụnyere usoro nnwale. Maka mkpebi dị elu, amụma ga-akwadorịrị site na ihe akaebe pụtara ìhè.

Ọrụ ngwa

Họrọ protein (dịka enzyme nke nwere mmasị na ya). Chọta usoro ya site na UniProt na nhazi ya sitere na AlphaFold DB. Mee AI ka o dee ma mee koodu na py3Dmol nke na-agba ụkpụrụ ahụ dịka pLDDT si dị. Chọpụta mpaghara nchekwa dị elu na nke dị ala. Mee ka ihe nlereanya ahụ kọwapụta mkpa ndu nwere ike dị na mpaghara enweghị ntụkwasị obi wee lelee maka nhazi nnwale na PDB.

ndetu

  • [] Eji m akara pLDDT/PAE nyochaa usoro a.
  • [ ] Atụwara m mpaghara ntụkwasị obi dị ala dị ka "ejighị n'aka/mgbanwe", ọ bụghị "njehie".
  • [] Enweghị m ntụkwasị obi dị ukwuu na AlphaFold maka otu mmetụta mmụgharị ahụ.
  • [] Eji m ya tụnyere usoro nnwale (PDB), ọ bụrụ na ọ dị.
  • [] Echere m maka ngwá ọrụ kwesịrị ekwesị maka polychain / mgbagwoju anya.
  • [] Eji m ihe akaebe kwadoro mkpebi ahụ dị elu.
Nke gara aga Na-esote