KI entschlüsselt Aufbau von Proteinen

Seit rund 50 Jahren stehen Biologen vor einem Problem, das eine künstliche Intelligenz womöglich nun gelöst hat. Die britische Firma DeepMind, die wie Google zur Holding Alphabet gehört, konnte bei einem Wettbewerb mit ihrer künstlichen Intelligenz AlphaFold überzeugen. Worum geht es? Forscher rätseln darüber, wie sich Aminosäuren aneinanderreihen und dadurch einzigartige Proteine erschaffen. Wenn Zellen nämlich Proteine herstellen, entstehen lange Aminosäure-Ketten, die sich von ganz allein zu einem festen Knäuel falten. Dessen Aufbau ist einzigartig für jedes Protein und entscheidend dafür, wie es sich in der Zelle verhält, welche Funktion es übernimmt oder im Falle von Krankheiten, wo es Unheil anrichtet. 

Seit 1994 bekommen alle zwei Jahre die am CASP-Wettbewerb (Critical Assessment of Protein Structure Prediction) teilnehmenden Teams jeweils 100 Aminosäuresequenzen vorgelegt, aus denen sie dann die dreidimensionale Struktur der Proteine vorhersagen sollen.  

AlphaFold überzeugt beim Wettbewerb 

Das Programm AlphaFold, das von DeepMind auf der Basis von Deep Learning entwickelt wurde, konnte bei dem Wettbewerb überzeugen. Bei 70 von 100 zu lösenden Proteinsequenzen konnte die künstliche Intelligenz die dreidimensionale Struktur so präzise vorhersagen, wie es bislang nur durch experimentelle Strukturbestimmung möglich war. 

Ein aktueller Fall, wo die Entschlüsselung dieser Struktur hilfreich wäre, wäre der Kampf gegen das Coronavirus. Denn das Sars-CoV-2 verfügt beispielsweise über ein spezielles Spikeprotein auf seiner Oberfläche. Genau diese dreidimensionale Struktur macht Covid-19 so erfolgreich in seiner Verbreitung. Wer diese konkreten Strukturen kennt und damit ihre Funktionsweise versteht, kann effektive Gegenmaßnahmen entwickeln. Eine künstliche Intelligenz wie AlphaFold wäre der erste Schritt.