Her hücrenin içinde binlerce farklı protein, insanlardan bitkilerden mikroskobik bakterilere kadar tüm canlıları hayatta ve iyi durumda tutan makineyi oluşturur. Kanser, demans ve hatta COVID-19 gibi bulaşıcı hastalıklar dahil hemen hemen tüm hastalıklar, bu proteinlerin işleyişiyle ilgilidir. Her proteinin işlevi doğrudan üç boyutlu şekli ile ilişkili olduğu için, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, herhangi bir proteinin şeklini keşfedebilecek doğru ve hızlı bir yöntem bulmak için yarım yüzyıldır uğraşmaktaydılar. Şimdi ise yapay zeka sayesinde bu problem büyük oranda aşılmış sayılıyor.
Londra merkezli AI laboratuvarı DeepMind tarafından oluşturulan AlphaFold adlı bir AI programı, dünya çapında yüzlerce araştırmacının çalışmalarını temel alarak birçok proteinin şeklini belirleyebildiğini kanıtladı. Bunu, pahalı ve zaman alan laboratuar deneyleriyle elde edilene benzer bir doğruluk düzeyinde yaptı.
CASP14, ABD Maryland Üniversitesi’nden Dr. John Moult (başkan) tarafından organize edilmekte. Dr. Moult şunları ifade ediyor: “Proteinler son derece karmaşık moleküllerdir ve üç boyutlu yapıları, gerçekleştirdikleri birçok rolün anahtarıdır, örneğin kanımızdaki şeker seviyelerini düzenleyen insülin ve enfeksiyonlarla savaşmamıza yardımcı olan antikorlar. Bu hayati moleküllerin küçük bir şekilde yeniden düzenlemeleri bile sağlığımız üzerinde felaket etkilere neden olabilir, bu nedenle hastalığı anlamanın ve yeni tedaviler bulmanın en etkili yollarından biri, ilgili proteinleri incelemektir.”
“Yaklaşık 50 yıl önce, Christian Anfinsen, proteinleri oluşturan yapı taşları olan amino asit dizilerine göre proteinlerin şeklini belirlemenin mümkün olduğunu gösterdiği için Nobel Ödülü’ne layık görüldü. İşte bu yüzden bilim insanları topluluğumuz iki yılda bir CASP mücadelesi üzerinde çalışıyor. ”
“Zorluğu ilk kez 1994 yılında gerçekleştirdiğimizden beri, her biri bu sorunun bir yönünü çözen bir dizi keşif gördük, böylece hesaplanmış protein yapıları modelleri tıbbi araştırmalarda giderek daha kullanışlı hale geldi.”
Zorluğun son turunda, DeepMind’in AlphaFold programı, proteinlerin yaklaşık üçte ikisinin şeklini laboratuvar deneyleriyle karşılaştırılabilir bir doğrulukla belirledi. AlphaFold’un diğer proteinlerin çoğu ile doğruluğu da oldukça yüksekti, ancak tam olarak bu seviyede değildi.
CASP organizatörleri, bu başarının hem DeepMind ekibi hem de diğer katılımcılar tarafından önceki CASP turlarında elde edilen başarılara dayandığını ve CASP14’te yer alan diğer ekiplerin de bu tur sırasında son derece hassas yapılar ürettiklerini söylüyorlar.
Dr. Kryshtafovych şunları söyledi: “Proteinlerin şeklini hızlı ve doğru bir şekilde inceleyebilmek, yaşam bilimlerinde devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Artık sorun büyük ölçüde tek proteinler için çözüldüğüne göre, protein komplekslerinin şeklini belirlemeye yönelik yeni yöntemlerin geliştirilmesinin yolu açıldı. ”
“Protein yapılarının daha iyi anlaşılması ve bunları bilgisayar kullanarak tahmin etme yeteneği, yaşamın, evrimin ve tabii ki insan sağlığı ve hastalığının daha iyi anlaşılması anlamına gelir. ”
Tek bir proteinin yapısını belirlemek için bile yıllarca deneysel çaba harcanması gerekiyordu bugüne kadar. Fakat geliştirilen bu proje ile birlikte bu sürenin kısalacağı umut ediliyor. Bununla beraber hastalıkların tespitinin ve çözümlerinin bulunmasının ise kolaylaşacağını söylemek mümkün. Bu zafer ise insanlığın ortak çabasının ve yapay zekanın tahmin yeteneklerinin bir sonucu.
