^^AlphaFold. Proteins folding.

developed by Deep Mind, Demis Hassabis co-founder & Ceo.

Importanza della struttura 3D di una proteina

in breve: il funzionamento di una proteina dipende dalla sua struttura 3D.
To understand the functions of proteins at a molecular level, it is often necessary to determine their three-dimensional structure.

Determinare la struttura delle proteine e' una sfida che dura da oltre 50 anni; nel 1962, Max Perutz e John Kendrew vinsero il Premio Nobel per la Chimica, per aver determinato la prima struttura 3D di una proteina: la mioglobina.

La risorsa media per determinare la struttura 3D di 1 proteina, come valutato dagli esperti del campo e': 1 dottorando PHD per tutto il tempo della sua tesi di laurea (3-4-5 anni).

Evoluzione di AlphaFold

deepmind.google/science/alphafold/

raccontata dall'impresa che lo ha realizzato, Deep Mind.

Qui sotto come l'ho seguito io.

IsoDDE  Isomorphic Labs Drug Design Engine

e' proseguimento di AlphaFold nel 2026 con lo spin-off "Isomorphic Labs" di Deep Mind.

2020-11-30 AlphaFold rivoluziona il calcolo della struttura 3D di una proteina.

2020-11-30 youtube AlphaFold: The making of a scientific breakthrough, video promozionale accattivante e breve (8')

da vedere, che rende l'idea.

1994 CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction)

competizione nata per stimolare la ricerca di migliori metodi di calcolo, biennale, cui partecipano circa 100 gruppi.

2018 CASP13 AlphaFold partecipa la prima volta; vince, ma voto 5/10

2020 CASP14 vince con AlphaFold2, ma soprattutto:

• porta la precisione del calcolo dal 50% al 90% per i 2/3 dei casi, un miglioramento paragonabile a tutti i precedenti messi insieme!

La spiegazione e': l'uso dell'intelligenza artificiale integrata alla conoscenza scientifica delle proteine, cioe' non e' semplicemente l'applicazione brutale di una AI generalista.

Predecessore AI fu AlphaGo, giocatore di GO.

Progressi

1. calcolata e pubblicata la struttura 3D di proteine a partire dai geni codificanti proteine, nel AlphaFold Protein Structure Database, di libero accesso !!!
2. 2021  il proteoma umano: 20mila proteine. "Dal genoma al proteoma".
3. 2022  200 milioni di proteine calcolate dai geni conosciuti di animali, vegetali, funghi e batteri.
4. 2024-5-08-alphafold-3-ai-model By accurately predicting the structure of proteins, DNA, RNA, ligands and more, and how they interact, we hope it will transform our understanding of the biological world and drug discovery.
   • 2024-11-11 we have released AlphaFold 3 model code and weights for academic use to help advance research
5. 2024-10-9 PREMIO NOBEL per la CHIMICA
   • Demis Hassabis insieme a John M. Jumper, "per i sistemi di predizione delle proteine"
   • David Baker "per la progettazione computazionale delle proteine".
6. 2024-10-23 youtube How AI Cracked the Protein Folding Code and Won a Nobel Prize, da vedere.

   AlphaFold3 is not limited to predicting how proteins fold, it can also predict the interactions with molecules typically found in drugs such as ligands or antibodies, which is expected to significantly accelerate drug discovery.

   Voci critiche.

Approfond

1. 2025-02-10 yt The Most Useful Thing AI Has Ever Done

Links librosito

1. AlphaGo.
2. Artificial intelligence timeline.

Link wikipedia

1. Protein_structure
2. Protein_structure_prediction
3. CASP Critical Assessment of protein Structure Prediction

RIVOLUZIONE BIOINFORMATICA.

Sappiamo che questo e' il secolo della biologia 2000-2100,

ma ho anche l'idea che

• il progresso biologico nel microscopico è inscindibile da una sua gestione informatica

quindi dopo la rivoluzione informatica che si sta compiendo, si e' aperta-sovrapposta la rivoluzione biologica, in totale

la rivoluzione e' bio-informatica

Le scienze, Settembre 2021

Approfond

1. wp/AlphaFold [articolo su wikipedia in inglese; su wikipedia.it 2021 non c'e', nel giugno2023 c'e', buono come riassunto stringato]  dice tutto quel che c'e' da sapere.
2. 30-11-2020 AlphaFold vince la competizione CASP14 Critical Assessment of protein Structure Prediction
   1. youtube video promozionale accattivante e breve (8'), da vedere, che rende l'idea; mostra la metrica di prossimita' al risultato esatto: GDT_Global_Distance_Test.
   2. “This really is a big deal,” says David Baker, head of the Institute for Protein Design at the University of Washington and leader of the team behind Rosetta, a family of protein analysis tools. “It’s an amazing achievement, like what they did with Go.” [con AlphaGo nel 2016, 4 anni prima] cit: technologyreview
3. 5-3-2021 youtube DeepMind’s Demis Hassabis on its breakthrough scientific discoveries | WIRED Live
4. 15-7-2021 [articolo originale nature] Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold.

   The ‘protein folding problem’ has been an important open research problem for more than 50 years.

   1. L'intelligenza artificiale AlphaFold ha calcolato la struttura 3D di quasi ogni proteina del corpo umano
      • la prossimita' al risultato esatto e'
        maggiore del 90% per piu' di 1/3 dei casi !!!
   2. I risultati sono stati registrati nel AlphaFold Protein Structure Database, di libero accesso !!!
   3. il codice dell'IA e stato reso open source !!!
5. 22-7-2021 [articolo divulgativo techcrunch] DeepMind puts the entire human proteome online, as folded by AlphaFold.
6. 27-7-2021 [video divulgativo youtube] AlphaFold and the Grand Challenge to solve protein folding.
   1. Dogma_di_Anfinsen la struttura ripiegata di una proteina e' determinata solamente dalla sequenza dei suoi amminoacidi
   2. Paradosso_di_Levinthal il ripiegamento della proteina non e' calcolabile considerando tutti i suoi possibili ripiegamenti, poiche' sono un numero troppo grande.