科学|2021年科技热点大追踪：蛋白质研究突破布拉|研究|程序和|结构|蛋白质

参考消息网12月31日报道据德国新闻电视频道网站12月16日报道，研究者对人体已经有了相当准确的了解：血管长什么样、癌症是如何形成的、哪些细胞对视力很重要。然而，微观层面的情况仍旧不是很清楚，因为迄今为止，对于人体的基本组成部分蛋白质，我们只了解很少一部分，包括它们具有什么形态以及有何功能。但人工智能正在迅速改变这一切。
报道称，原因是，新的计算机程序能够高度精确地计算蛋白质的三维结构，无需使用耗时而昂贵的测量方法。德国马克斯·普朗克生物化学研究所的安德烈亚斯·布拉赫尔解释道，如果人类了解蛋白质的形态以及功能，就能更好地理解人体内的生物过程和疾病。
布拉赫尔说，这些知识也有助于开发新的药物。研究者希望借助这种新技术来研发针对特定蛋白质的有效物质。
报道还称，另一些专业人士则使用新软件分析新冠病毒奥密克戎变异毒株。他们正在研究遗传物质突变对所谓的刺突蛋白的形态的影响。蛋白质形态变化可能导致人类抗体无法很好地结合以及免疫保护能力下降。
美国《科学》周刊认为这项新技术意义重大，因此将其评选为2021年度科学突破。《科学》周刊主编霍尔登·索普写道：“无论是从科学成就还是对未来研究的影响而言，蛋白质折叠问题上的突破都是有史以来最重大的突破之一。 ”
报道指出，蛋白质非常小，即便在显微镜下也看不清楚。因此，迄今为止研究者只能使用复杂且昂贵的低温电子显微镜和X射线晶体学等方法来研究蛋白质的结构。《科学》周刊介绍说，使用传统方法来破解一个蛋白质结构就需要耗费好几年时间以及数十万美元。
布拉赫尔表示：“正因如此，我们到现在都不知道人类许多蛋白质究竟长什么样。 ”迄今为止人类蛋白质中仅有三分之一的结构经实验确定后被储存在一个数据库中，其中许多还只研究了一部分。
“阿尔法折叠”程序和“罗塞塔折叠”程序这两个新程序大大降低了研究成本。约翰·江珀是“阿尔法折叠”程序的开发者，目前在谷歌旗下的“深层思维”公司工作。一支由他领导的团队已经公布了人类蛋白质几乎所有的结构。英国《自然》周刊将他评选为2021年全球十大科学人物之一。江珀基于人工智能开发的程序可以借助储存已知蛋白质结构的数据库进行自我训练。
报道介绍，蛋白质由可以折叠成特定结构并完成特定任务的长链构成。因此，一些蛋白质（酶）可以分解糖分子，另一些则是人体肌肉的结构元素。这些链条由线性排列的氨基酸构成，氨基酸的排列顺序由遗传物质决定。人类共有大约2万个蛋白质编码基因。在蛋白质折叠时，氨基酸之间的吸引力也发挥了作用。
报道表示，如果研究人员发现一个特定基因，就可以在纸上或电脑上推导出一个蛋白质的氨基酸链——数十年来都是如此。但迄今为止，研究者都无法轻易确定蛋白质折叠的精确形态和结构。 “然而，要想理解蛋白质的作用方式，这又是很关键的一步。 ”布拉赫尔解释道。他自己也在使用“阿尔法折叠”程序。
【科学|2021年科技热点大追踪：蛋白质研究突破】这两个对研究者免费开放的新程序恰好填补了这个空白。布拉赫尔解释说，它们只需要某个蛋白质由遗传物质决定的氨基酸序列，就可以构建出相应的三维模型。他说：“在这之前，我们要花好几年才能搞清楚一个蛋白质的结构，但现在只需要把氨基酸序列输入电脑就行。 ”