AlphaFold2: το λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης που άρχισε μια μικρή επανάσταση

Το κεντρικό δόγμα της Βιολογίας συχνά αποδίδεται ως: «Το DNA φτιάχνει RNA και το RNA φτιάχνει πρωτεΐνη». Το DNA αποτελείται από τέσσερα δομικά συστατικά, τα περίφημα ζευγάρια βάσεων που κωδικοποιούν τη γενετική πληροφορία, των οποίων η γραμμική ακολουθία είναι το βασικό κλειδί της λειτoυργίας του. To RNA αποτελείται και αυτό από τέσσερις βάσεις, των οποίων η ακολουθία καθορίζεται από αυτή του DNA. Κατά σειρά, οι πρωτεΐνες κωδικοποιούνται από την ακολουθία του RNA και αποτελούνται από είκοσι δομικά συστατικά, τα αμινοξέα. Τα μόρια του DNA στον τρισδιάστατο χώρο σχηματίζουν την εμβληματική διπλή έλικα, ενώ το RNA αναδιπλώνεται σε πιο πολύπλοκες δομές. Οι αλυσίδες αμινοξέων των πρωτεϊνών όμως, στον τρισδιάστατο χώρο, αναδιπλώνονται με μοναδικούς για κάθε πρωτεΐνη τρόπο, και αυτή η μοναδική τρισδιάστατη δομή κάθε πρωτεΐνης καθορίζει και τη λειτουργία της. Σχεδόν όλα τα φάρμακα και τα εμβόλια που γνωρίζουμε, από το απλό ντεπόν μέχρι τα πιο σύγχρονα φάρμακα για την καρδιακή ανεπάρκεια ή τον καρκίνο, στοχεύουν τη μοναδική τρισδιάστατη δομή μιας «πρωτεΐνης στόχου» με σκοπό να μεταβάλουν τη λειτουργία της. Τόσο η ανάπτυξη νέων φαρμάκων όσο και η κατανόηση της βασικής χημείας της ζωής προϋποθέτουν τη γνώση της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών.

Χιλιάδες ερευνητές σε εκατοντάδες ερευνητικά εργαστήρια, μαζί και το δικό μου εργαστήριο για τρεις δεκαετίες, ασχολούνται με τον προσδιορισμό της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών. Εδώ και μισό αιώνα αυτή η εργασία γίνεται με τη μέθοδο της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ, με σημαντική συμμετοχή της μεθοδολογίας του παραμαγνητικού συντονισμού (NMR), και πιο πρόσφατα της κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (cryo-EM). Τα αποτελέσματα από τα εκατομμύρια των ανθρωποωρών εργασίας και των χρημάτων που έχουν επενδυθεί, περίπου 170.000 δομές πρωτεϊνών και συμπλόκων τους με άλλα βιομόρια, βρίσκονται συγκεντρωμένα και δημόσια προσβάσιμα σε όλους, στην πρώτη τράπεζα δεδομένων της Μοριακής Βιολογίας, την περίφημη «PDB».