10 главных научных прорывов 2021 года по версии журнала Science

2021 год подходит концу, поэтому самое время подвести некоторые итоги. Популярный журнал Science назвал номинантов премии «Прорыв года», которая вручается за самые значимые научные открытия.

В текущем году главный приз отдали исследованию трёхмерной структуры белков с помощью искусственного интеллекта. Об этом сообщает Информатор со ссылкой на ITC.

Исследование трёхмерной структуры белков

В организме человека содержатся сотни тысяч белков, которые преобразуют пищу в энергию, переносят кислород, сокращают мышцы и противостоят враждебным микроорганизмам. При этом у всех белков одна основная форма: линейная цепочка из 20 различных видов аминокислот, связанных друг с другом в последовательности, закодированной в ДНК. Посредством рибосом эти цепочки приобретают сложную трехмерную форму. Она определяет, как белки взаимодействуют с другими молекулами, их роль в клетке.

Впервые трёхмерную структуру белков удалось определить в 1950-х годах с помощью рентгеновской кристаллографии. Однако вариантов взаимодействия белков и количество всевозможных их форм было настолько много, что на расшифровку всех белков человеческого организма потребовались бы сотни лет и миллиарды долларов. Спустя почти 50 лет исследователи создали программное обеспечение, управляемое искусственным интеллектом, способное воспроизводить тысячи точных белковых структур. В 2018 году появилась программа AlphaFold компании Google DeepMind. Она обучалась работе на уже готовых базах белковых структур. В 2020 году создана программа AlphaFold2, состоявшая из сети 182 процессоров, оптимизированных для машинного обучения. Она работала почти на уровне экспериментальных методов.

В 2021 году программа искусственного интеллекта RoseTTAFold решила структуры сотен белков из класса общих лекарственных мишеней. Позже ИИ DeepMind проделал то же, но с 350 тысячами белков, обнаруженных в человеческом теле (44 % всех известных). В ближайшие месяцы исследователи рассчитывают увеличить базу до 100 миллионов белков всех видов, что составляет почти половину от предполагаемого общего числа. Следующая задача — предсказать, какие из этих белков работают вместе и как они взаимодействуют. DeepMind AlphaFold2 уже этим занимается: в октябре учёные представили 4433 белковых комплекса. В ноябре RoseTTAFold добавил еще 912 комплексов.

Alphabet намерен использовать предсказанные белковые структуры для разработки новых кандидатов в лекарства. А RoseTTAFold — придумывать новые последовательности белков, которые превратятся в стабильные структуры, что может привести к появлению новых антивирусных препаратов и катализаторов.

Другие важные научные достижения в 2021 году по версии Science

• В этом году впервые из пещерной грязи была получена ДНК, некогда находившаяся в ядре человеческих клеток. Исследователи использовали эту ​​«грязную ДНК», чтобы идентифицировать древних обитателей и составить карту обитания людей и животных в трех пещерах.
• В Национальном комплексе зажигания США термоядерный реактор впервые выработал больше энергии, чем было затрачено на его работу.
• Появились таблетки от коронавируса. «Молнупиравир» производства компании Merck & Co и «Паксловид» компании Pfizer.
• Стало возможным лечение посттравматического стрессового расстройства с применением MDMA (он же «Экстази»).
• Продвинулась вперед разработка моноклональных антител для борьбы против рака, аутоиммунных заболеваний, SARS-CoV-2, респираторно-синцитиального вируса, ВИЧ, Эболы, малярии и не только.
• Впервые, с помощью посадочного модуля NASA InSight, удалось изучить внутреннюю структуру Марса.
• Учёные подтвердили больший магнетизм мюона, более «тяжёлого» и нестабильного «родственника» электрона, чем предсказывала теория элементарных частиц и сил. Магнетизм мюона дал учёным косвенный способ поиска дополнительных неоткрытых частиц.
• Инструмент редактирования генов CRISPR исследуют на людях. Технология показала хорошие результаты в борьбе с наследственным транстиретиновым амилоидозом и врождённым амаврозом Лебера.
• Учёные представили потенциальные легальные альтернативы нелегальным исследованиям на живых эмбрионах: мышиные эмбрионы росли искусственно дольше, чем раньше; разработали «реплики» эмбрионов из человеческих стволовых клеток или перепрограммированных взрослых клеток.

Ранее мы сообщали, что Нобелевскую премию по химии вручили за разработку инструмента для построения молекул.

Также писали о том, что в Париже за 13 млн долларов продали научный документ с подписью Эйнштейна.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить важные новости. За новостями в режиме онлайн прямо в мессенджере следите в нашем Telegram-канале Информатор Live. Подписаться на канал в Viber можно здесь.