10 головних наукових проривів 2021 року за версією журналу Science

2021 рік добігає кінця, тому саме час підбити деякі підсумки. Популярний журнал Science назвав номінантів премії «Прорив року», яка вручається за значні наукові відкриття.

Цього року головний приз віддали дослідженню тривимірної структури білків за допомогою штучного інтелекту. Про це повідомляє Інформатор із посиланням на ITC .

Дослідження тривимірної структури білків

В організмі людини містяться сотні тисяч білків, які перетворюють їжу на енергію, переносять кисень, скорочують м'язи та протистоять ворожим мікроорганізмам. При цьому у всіх білків одна основна форма: лінійний ланцюжок з 20 різних видів амінокислот, пов'язаних одна з одною у послідовності, закодованій у ДНК. За допомогою рибосом ці ланцюжки набувають складної тривимірної форми. Вона визначає, як білки взаємодіють із іншими молекулами, їхню роль у клітині.

Вперше тривимірну структуру білків вдалося визначити у 1950-х роках за допомогою рентгенівської кристалографії. Однак варіантів взаємодії білків і кількість їхніх форм було настільки багато, що на розшифровку всіх білків людського організму знадобилися б сотні років і мільярди доларів. Майже через 50 років дослідники створили програмне забезпечення, кероване штучним інтелектом, здатне відтворювати тисячі точних білкових структур. У 2018 році з'явилася програма AlphaFold компанії Google DeepMind. Вона навчалася роботі на  вже готових базах білкових структур. У 2020 році створено програму AlphaFold2, що складалася з мережі 182 процесорів, оптимізованих для машинного навчання. Вона працювала на рівні експериментальних методів.

У 2021 році програма штучного інтелекту RoseTTAFold вирішила структури сотень білків із класу загальних лікарських мішеней. Пізніше ІІ DeepMind зробив те саме, але з 350 тисячами білків, виявлених у людському тілі (44% всіх відомих). Найближчими місяцями дослідники розраховують збільшити базу до 100 мільйонів білків усіх видів, що становить майже половину від передбачуваної загальної кількості. Наступне завдання – передбачити, які з цих білків працюють разом і як вони взаємодіють. DeepMind AlphaFold2 вже цим займається: у жовтні науковці представили 4 433 білок-білкові комплекси. У листопаді RoseTTAFold додалии ще 912 комплексів.

Alphabet має намір використати передбачені білкові структури для розробки нових кандидатів у ліки. А RoseTTAFold – вигадувати нові послідовності білків, які перетворяться на стабільні структури, що може призвести до появи нових антивірусних препаратів та каталізаторів.

Інші важливі наукові досягнення у 2021 році за версією Science

• Цього року вперше з печерного бруду була отримана ДНК, яка колись була в ядрі людських клітин. Дослідники використовували цю «брудну ДНК», щоб ідентифікувати давніх мешканців та скласти мапу проживання людей та тварин у трьох печерах.
• У Національному комплексі запалювання США термоядерний реактор вперше виробив більше енергії, ніж було витрачено на його роботу.
• З'явилися пігулки від коронавірусу. «Молнупіравір» виробництва компанії Merck & Co та «Паксловід» компанії Pfizer.
• Стало можливим лікування посттравматичного стресового розладу із застосуванням MDMA (він же «Екстазі»).
• Просунулась вперед розробка моноклональних антитіл для боротьби проти раку, аутоімунних захворювань, SARS-CoV-2, респіраторно-синцитіального вірусу, ВІЛ, ебол, малярії і не тільки.
• Вперше за допомогою посадкового модуля NASA InSight вдалося вивчити внутрішню структуру Марса.
• Вчені підтвердили більший магнетизм мюона, "важчого" і нестабільного "родича" електрона, ніж передбачала теорія елементарних частинок і сил. Магнетизм мюона дав ученим опосередкований спосіб пошуку додаткових невідкритих частинок.
• Інструмент редагування генів CRISPR досліджують на людях. Технологія показала хороші результати у боротьбі зі спадковим транстиретиновим амілоїдозом та вродженим амаврозом Лебера.
• Науковці представили потенційні легальні альтернативи нелегальним дослідженням на живих ембріонах: мишачі ембріони зростали штучно довше, ніж раніше; розробили «репліки» ембріонів із людських стовбурових клітин або перепрограмованих дорослих клітин.

Раніше ми повідомляли, що Нобелівську премію з хімії вручили за створення інструменту для побудови молекул .

Також писали про те, що у Парижі за 13 млн доларів продали науковий документ із підписом Ейнштейна .

Підписуйтесь на наш Telegram-канал, щоб не пропустити важливих новин. Слідкуйте за новинами онлайн прямо в месенджері на нашому Telegram-каналі  Інформатор Live . Підписатися на канал у Viber можна тут .