Свяжитесь с нами

Наука

Нейросеть от Deepmind научили определять форму белковых молекул

Нейросеть от Deepmind научили определять форму белковых молекул

Опубликовано

Нейросеть от Deepmind научили определять форму белковых молекул

Алгоритм AlphaFold2 может с атомной точнотсью реконструировать трехмерную форму белков за несколько десятков белков

ТАСС, 15 июля. Специалисты компании Deepmind приспособили разработанные ими нейросети, чтобы предсказывать, какая трехмерная форма будет у той или иной белковой молекулы. зная лишь то, из каких аминокислот она состоит. Выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Nature.

"В прошлом году мы уже представили первую версию нашей системы, AlphaFold, которая смогла с почти атомной точностью предсказывать структуру белков в рамках конкурса CASP13. Сейчас мы создали новую ее версию, которая заметно превосходит всех конкурентов в скорости и точности работы. При этом ее исходный код полностью открыт", – отметил генеральный директор Deepmind Демис Хассабис.

Пять лет назад ученые под руководством сооснователя DeepMind Дэвида Сильвера разработали AlphaGo – первую нейросеть, которая выиграла человека в го – игре, которую раньше считали слишком сложной для компьютеров. Следующие версии этой системы научились обучаться без участия человека, а также освоили некоторые другие – например, шутер Quake III Arena или Starcraft II.

В новой работе Сильвер и его коллеги приспособили свою нейросеть для решения гораздо более сложной и практически значимой задачи – определения, какую форму примет та или иная белковая молекула, по последовательности аминокислот, из которых она состоит. 

Понимание структуры белков крайне важно для создания лекарств, однако пока нет простого и быстрого способа решить эту задачу. Для этого используют или ускорители частиц, с помощью которых можно получить трехмерные "фотографии" белковых молекул, или суперкомпьютеры, которые просчитывают их структуру в соответствии с законами химии и квантовой физики.
 
Искусственный интеллект уже давно пытаются приспособить для решения этой задачи. До недавнего времени нейросетевые алгоритмы уступали всем классическим, с помощью которых подобные расчеты можно проводить с помощью суперкомпьютеров или системы распределенных вычислений.

Сильвер и его коллеги решили эту проблему. Они создали новый тип нейросетей – "эвоформер". Такой алгоритм пытается определить структуру отдельных сегментов белковых молекул, представляя их в виде трехмерного дерева графов – математической абстракции, которая состоит из набора объектов, попарно связанных друг с другом. Эвоформер соединяет их друг с другом, опираясь на уже известные примеры, и постепенно меняет структуру связей и расположение узлов, приближаясь к оптимуму.

Объединив несколько десятков "эвоформеров" друг с другом, специалисты Deepmind создали нейросеть AlphaFold2, которая заметно превосходила все существующие попытки решить эту задачу при помощи нейросетей, в том числе систему AlphaFold, созданную Сильвером и его коллегами в прошлом году и работающую по иным принципам.

Испытания на разных наборах белков, в том числе молекуле Orf8, одном из компонентов коронавируса SARS-CoV-2, показали эффективность нового алгоритма: нейросеть всего за несколько десятков минут работы реконструировала их трехмерную форму с атомной точностью. В среднем она определяла положение каждого атома внутри белка с погрешностью в 0,096 нанометра, меньше трети диаметра атома углерода. Это в несколько раз меньше, чем удавалось добиться в прошлом ее конкурентам.

Ученые надеются, что после того, как они раскроют исходный код AlphaFold2, изучение свойств всех белков, присутствующих в организме человека или вырабатываемых бактериями и вирусами, резко ускорится. Это приблизит человечество к созданию новых лекарств от различных болезней и инфекций, подытожили исследователи.

Читать далее
Advertisement
Нажмите, чтобы прокомментировать

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наука

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Опубликовано

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Расчеты показывают, что для этого протопланетный диск должен быть идеально круглым

ТАСС, 27 июля. Планеты, похожие на описанный в "Звездных войнах" Татуин, могут возникать в двойных звездных системах, если их зародыши изначально достаточно велики и находятся в относительно спокойной части протопланетного диска. К такому выводу пришли астрономы, статью которых опубликовал научный журнал Astronomy & Astrophysics.

"Мы выяснили, что у протопланетного диска есть собственное гравитационное поле, которое радикальным образом меняет характер взаимодействий между протопланетными телами. В некоторых случаях из-за этого планеты могут сформироваться даже при наличии гравитационных возмущений от второй звезды", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) Кедрон Силсби.

Татуин – это описанная в "Звездных войнах" планета, которая вращалась вокруг двойной звезды. По аналогии астрономы называют "татуинами" экзопланеты, которые вращаются вокруг двух или более звезд. Ученым известно менее двух десятков подобных планет. Их так мало, поскольку формированию подобных планет мешает гравитационное взаимодействие между звездами в двойных системах, считают астрономы.

"В системе с одной звездой все частицы в протопланетных дисках движутся медленно, благодаря чему сцепляются друг с другом и формируют все более крупные объекты. Гравитационные взаимодействия двух звезд "взбивают" окружающую материю, в результате чего частицы протопланетного диска разгоняюся и сталкиваются на большой скорости", – пояснил ученый.

По итогам нового исследования Силсби вместе с Романом Рафиковым из Кембриджского университета объяснили, как "татуины" могут формироваться в подобных условиях. Для этого ученые детально просчитали, как материя протопланетного диска, окружающего обе звезды, будет взаимодействовать с объектами внутри него.

Их расчеты указали, что в определенных областях протопланетных дисков будут возникать особые зоны, в которых скорость движения планетизималей, крупных протопланетных тел, будет достаточно низкой, чтобы в результате их столкновений подобные объекты сливались, а не разрушались.

Подобные обстоятельства складываются относительно редко, так как для образования и роста протопланетных тел диск должен быть идеально круглым и не содержать в себе областей с необычно высокой или низкой плотностью. При этом сам процесс формирования планет запускается, только если диаметр их предположительных "зародышей" достигает 10 км и выше.

Эти соображения объясняют, почему за все время наблюдений астрономы открыли в близлежащих звездных системах так мало "татуинов". Ученые надеются, что в дальнейших наблюдениях за формированием двойных звездных систем смогут подтвердить свою теорию и понять, как возникают крупные протопланетные тела, способные дать жизнь "татуинам".

Читать далее

Наука

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Опубликовано

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Самый большой прирост ученые прогнозируют странам Африки и Ближнему Востоку

ТАСС, 27 июля. Нейрофизиологи пришли к выводу, что к концу XXI века от старческого слабоумия будет страдать втрое больше людей, чем сейчас. Об этом пишет Ассоциация изучения болезни Альцгеймера.

"Частота развития деменции несколько снизилась в последние годы благодаря улучшению доступа к образованию и популяризации здорового образа жизни, однако число носителей старческого слабоумия продолжает расти из-за старения населения планеты. Вдобавок риск развития деменции повышается из-за эпидемии ожирения и диабета", – рассказала Мария Каррилло, директор по ануке Ассоциации изучения болезни Альцгеймера.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), болезнь Альцгеймера и другие формы старческого слабоумия поражают сегодня примерно 50 млн людей по всей Земле. К 2030 году их число может вырасти до 75 млн. Наряду с инфарктами и инсультами подобные проблемы давно стали одной из главных причин смерти людей в странах первого мира.

Ученые подготовили новые прогнозы по тому, как будет меняться число носителей старческого слабоумия в ближайшие 30 лет. Для этого они воспользовались данными, которые их коллеги получают в рамках проекта Global Burden of Disease (GBD). Он представляет собой один из самых масштабных инициатив по мониторингу состояния здоровья человечества, который постоянно ведется ВОЗ, американским Институтом изучения метрики здоровья в Сиэтле и фондом Билла и Мелинды Гейтс.

Специалисты проанализировали сведения по частоте развития деменции в 195 странах мира, которые были собраны в рамках GBD в промежутке между 1999 и 2019 годами, и использовали эти сведения для составления прогноза на будущее. В соответствии с их расчетами, число носителей старческого слабоумия должно утроиться к середине столетия – оно превысит 152 млн человек.

Самый большой прирост в числе носителей деменции придется на страны Африки южнее Сахары, мусульманские государства Северной Африки и Ближний Восток. Этот рост будет связан как с быстрым увеличением численности населения этих стран сегодня, так и с последующим ускоренным старением их населения.

При этом исследователи прогнозируют, что примерно 6,8 млн случаев развития деменции будет связано с неблагоприятным действием табачного дыма на сосуды мозга и других частей тела, а также с ускоренным распространением эпидемий ожирения и диабета по многим развивающимся и развитым странам мира. С другой стороны, улучшение доступа к образованию уменьшит число больных на примерно схожее значение, около 6,2 млн.

Ученые надеются, что собранные ими сведения помогут профильным органам ООН и правительствам отдельных стран мира подготовиться к росту числа носителей старческой деменции и заранее разработать меры, которые позволят максимально снизить риск развития этой болезни.

Читать далее

Наука

Биологи из США подавили алкоголизм у мышей при помощи смеси из двух лекарств

Биологи из США подавили алкоголизм у мышей при помощи смеси из двух лекарств

Опубликовано

Речь идет о смеси из двух недавно разработанных лекарств — Rapablock и Rapalink-1 — воздействующих на белковый комплекс mTORC1, передает Nature Communications

МОСКВА, 27 июля. /ТАСС/. Американские ученые обнаружили, что алкогольную зависимость можно притупить при помощи комбинации из двух лекарств, которая подавляет работу "белков алкоголизма" в клетках мозга, но не в других тканях тела. Результаты опытов на мышах были представлены в статье в журнале Nature Communications.

"Белок mTORC1, на который воздействуют эти лекарства, давно связывается с развитием разных форм наркотической зависимости. Это дает надежду на то, что комбинацию препаратов Rapablock и Rapalink-1 можно будет применять не только для лечения алкоголизма, но и других форм зависимости", — пишут исследователи.

За последнее десятилетие нейрофизиологи и генетики обнаружили, что алкоголизм и другие формы зависимости возникают в результате развития нарушений в работе определенных типов нервных клеток, присутствующих в прилежащем ядре мозга и в некоторых других его областях, связанных с работой чувства удовольствия. Эти открытия заставляют биологов искать вещества, восстанавливающие работу этих нейронов и заставляющие их игнорировать алкоголь.

Группа биологов под руководством Дориты Рон, профессора университета Калифорнии в Сан-Франциско, обнаружила, что подобными свойствами обладает смесь из двух недавно разработанных лекарств — Rapablock и Rapalink-1 — воздействующих на белковый комплекс mTORC1.

Он представляет собой сложную структуру из нескольких ферментов, управляющих обменом веществ и синтезом белков в клетках и отвечающих за реакцию на нехватку или приток нутриентов и кислорода. Нарушения в работе mTORC1, как показывают наблюдения ученых, приводят к появлению сбоев в иммунной системе, а также повышают вероятность развития рака, диабета и ряда других болезней.

Подавление зависимости

Недавно ученые обнаружили, что активность этого белкового комплекса резко возрастает в тех нервных клетках мышей и людей-алкоголиков, которые непосредственно связаны с развитием зависимости. Первые опыты указали на то, что подавление работы mTORC1 значительно снижает тягу к спиртному среди животных, однако эта процедура приводила к развитию серьезных проблем с работой печени.

Профессор Рон и ее коллеги попытались обойти эту проблему при помощи комбинации препаратов Rapalink-1 и Rapablock воздействующих на организм противоположным образом. Первое вещество подавляет активность белков mTORC1, тогда как второе мешает ему это сделать. При этом Rapalink-1 может проникать через барьер, отделяющий мозг от кровеносной системы, тогда как Rapablock не способен этого сделать.

По этой причине одновременный прием Rapablock и Rapalink-1 приводит к тому, что работа mTORC1 блокируется только в клетках мозга, тогда как в печени и в других частях организма этот белковый комплекс продолжает функционировать. Руководствуясь подобными соображениями, биологи проследили за тем, как комбинация из этих лекарств повлияет на поведение и здоровье мышей, страдавших от алкоголизма.

Как показали последующие наблюдения, комбинация из этих веществ резко снизила интерес мышей к спирту и заставила их употреблять примерно в 2-3 раза меньше этанола, чем они делали до начала приема лекарств. При этом грызуны не страдали от характерных побочных эффектов, связанных с подавлением работы mTORC1 в клетках печени и других органов тела.

В ближайшее время ученые планируют проверить, можно ли подобным образом подавить другие вредные привычки, а также изучат то, насколько безопасным будет долговременный прием Rapablock и Rapalink-1. Исследователи надеются, что эти опыты откроют дорогу для клинических испытаний этих препаратов на добровольцах.

Читать далее
Advertisement

Последние новости

Минздрав РФ обещает новые ограничения для «электронных» курильщиков Минздрав РФ обещает новые ограничения для «электронных» курильщиков
Здоровье2 часа назад

Минздрав РФ обещает новые ограничения для «электронных» курильщиков

Заместитель министра здравоохранения РФ Олег Салагай рассказал, какие дополнительные меры планирует его министерство для ограничения распространения электронных сигарет в России. Салагай напомнил,...

В мире2 часа назад

ЕС осудил заявления Эрдогана по поводу района Вароша на Северном Кипре

Москва. 27 июля. INTERFAX.RU — Европейский союз осудил недавние заявления президента Турции Реджепа Тайипа Эрдогана, направленные на заселение турками Вароши...

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты
Наука2 часа назад

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Расчеты показывают, что для этого протопланетный диск должен быть идеально круглым ТАСС, 27 июля. Планеты, похожие на описанный в "Звездных...

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году
Наука2 часа назад

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Самый большой прирост ученые прогнозируют странам Африки и Ближнему Востоку ТАСС, 27 июля. Нейрофизиологи пришли к выводу, что к концу...

Наука2 часа назад

Биологи из США подавили алкоголизм у мышей при помощи смеси из двух лекарств

Речь идет о смеси из двух недавно разработанных лекарств — Rapablock и Rapalink-1 — воздействующих на белковый комплекс mTORC1, передает...

В мире2 часа назад

В Италии почти все умершие за полгода жители с COVID не были полностью привиты

Москва. 27 июля. INTERFAX.RU — В Италии почти все скончавшиеся за последние полгода жители с COVID-19 не прошли полную вакцинацию...

5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность 5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность
Здоровье2 часа назад

5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность

Нередко беспокойство и нервозность возникают не только от частого стресса, но и от пищи, которую мы едим. Определенная еда может вызвать резкие скачки глюкозы в крови, которые,...

5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность 5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность
Здоровье2 часа назад

5+ продуктов и напитков, которые усиливают беспокойство и тревожность

Нередко беспокойство и нервозность возникают не только от частого стресса, но и от пищи, которую мы едим. Определенная еда может вызвать резкие скачки глюкозы в крови, которые,...

Общество3 часа назад

ЕСПЧ присудил 26 тысяч евро компенсации оренбуржцу, которого 15 лет назад избили милиционеры

Европейский суд по правам человека (ЕСПЧ) назначил 26 тысяч евро компенсации морального вреда оренбуржцу Сергею Ерошенко, которого 15 лет назад...

Общество3 часа назад

В Сочи сотрудника пляжа уволили из‑за таблички с услугой «спасение на воде» за 800 рублей

В Сочи уволили сотрудника серф-станции VODA из-за таблички с услугой «спасение на воде» за 800 рублей возле входа на закрытый...

Advertisement

Популярное