Alpha Fold se vrací

Společnosti DeepMind a Isomorphic Labs přišly 8. května s novým modelem umělé inteligence pro predikci struktur proteinů AlphaFold 3 (AF3). [1] Předchozí verze přinesly do strukturní biologie revoluci používání strojového učení, kdy využily padesátiletého shromažďování statisíců proteinových struktur k úspěšným predikcím (Vesmír 101, 516, 2022/9). Ty byly už v roce 2021 srovnatelně dobré s experimentálními strukturami. AlphaFold 2 nám díky otevření kódu a dostupnosti databáze AlphaFoldDB umožnil mít na dosah klávesnice strukturu pro skoro každý známý protein. Ale v modelech chyběly interakce s dalšími proteiny, peptidy, nukleovými kyselinami, či změny struktury vynucené modifikacemi – např. fosforylací.

Struktura vnější domény proteinu spike z koronaviru OC43, jednoho z původců rýmy, navržená programem AlphaFold 3.

Ilustrace Google DeepMind

AF3 tyto interakce modeluje přidáním difuzního modulu pro předpovědi struktur ze zašuměných koordinát, podobně jako to dělají známé generátory obrázků DALL∙E či MidJourney.

Ale zatímco dříve byl kód otevřený a vypočítat si strukturu bylo možné i na lokálních zdrojích českých výpočetních infrastruktur (Metacentrum či ELIXIR CZ), AF3 přichází jen jako omezený veřejný alphafoldserver.com, na němž je omezena kapacita na dvacet výpočtů denně. Navíc jsou nekomerčně dostupné jen některé ligandy a platí i další omezení pro maximální velikost struktury či odfiltrování některých virových sekvencí, které AlphaFoldServer odmítne spočítat. Predikované modely se také nesmí podle licenčních omezení používat pro screening látek. Predikce nukleových kyselin je také poměrně omezená, a na svůj predikční grál tak tato oblast stále čeká. Ale i tak AF3 vykazuje lepší predikce vazby peptidů, což je důležité pro návrhy protilátek, nebo ukazuje interakce s membránou pomocí mastných kyselin. Tyto první pokusy dávají nahlédnout do možností plné verze, kterou Isomorphic Labs nabízí svým partnerům. Společnost už ohlásila spolupráce s farmaceutickými firmami Eli Lilly a Novartisem za cca 80 milionů dolarů.