Protein dizilimlerindeki katlanma yerlerini ve biçimlerini tespit etmek üzere programlanmış bir yapay sinir ağı aynı zamanda yeni protein dizilimleri tasarlamaya da başladı. Nature dergisinde yayınlanan bir makaleye göre, araştırmacılar proteinlerin katlanma yerlerini ve dizilimlerinin tespit etmek için kullandıkları yapay zekanın aynı zamanda yeni ve anlamlı protein dizilimler oluşturabildiğini belirtti.
Proteinler her hücrede bulunan ip benzeri moleküller olup spontane bir şekilde katlanıp 3 boyutlu yapılar oluştururlar.3 boyutlu yapılar halindeki proteinler canlıların yaşamsal faaliyetlerini sürdürmelerinde kilit rol oynuyorlar fakat bu 3 boyutlu karmaşık yapı, araştırmalarında proteinleri kullanan bilim insanlarının işini zorlaştırıyor. Bu yüzden, biyokimyacılar çoğunlukla proteinlerin yapısını, dizilimini ve katlanma noktalarını tespit etmek için bilgisayarları kullanıyorlardı. Özellikle, son birkaç yılda derin öğrenme ile bilgisayarların bu alandaki kapasitelerinde gelişim yaşandı.
Nature dergisinde yayınlanan makaleye göre, protein dizilimleri ve proteinlerde mutasyon oluşumu hakkındaki verilerden yola çıkan yapay sinir ağı anlamlı protein dizilimleri elde ediyor. Araştırmacılar yapay sinir ağını doğrudan herhangi bir hedefe yönlendirmediklerini ve bu protein dizilimlerinin tamamen sinir ağının icadı olduğunu belirttiler. Aynı zamanda, araştırmacılar ileride yapay sinir ağının canlılar için yararlı olabilecek fonksiyonel proteinler üretmek için yapay sinir ağlarından yararlanılabileceğini belirttiler. Oluşturulan proteinler, protein bazlı ilaçlar, enzimler vb. yapıların tasarlanmasında kullanılacak.
Yapılan çalışma ile iki binin üzerinde protein dizilimi yapay sinir ağı tarafından tasarlandı. Bunlardan yaklaşık yüz tanesi laboratuvar ortamında üretildi ve somut bir şekilde incelendi. Araştırmacılar yapay sinir ağının tasarladığını proteinlerin doğal bağılı olmayan tek bir protein dizisi için bile oldukça doğru olabildiğini belirtti. Aynı zamanda bu yöntemin protein tasarımını büyük ölçüde basitleştirdiğine değindiler. Eski çalışmalarda, yeni bir protein dizilimi için doğadaki benzer örnekler dikkatlice incelenip bir dizi kural oluşturulurdu ve her bir katlanma için kural oluşturma süreci tekrarlanırdı. Bu aşamalardan geçildikten sonra tasarım sürecinde uygulanması gerekirdi. Şu anda, protein katlanmalarının analizini yapmış bir yapay sinir ağı var, bu yüzden her protein katlanması için kurallar oluşturmaya gerek kalmıyor, araştırmacıların yalnızca proteinin işlevselliğine odaklanmaları gerekiyor.
Kaynakça:
- https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211201111930.htm
- https://newsroom.uw.edu/news/deep-learning-dreams-new-protein-structures
