Mesterséges intelligenciával az amiloidok nyomában
A sejtek belsejében az élet alapjául szolgáló fehérjék oldott formában vannak jelen. Oldhatóságuk térbeli szerkezetükkel van kapcsolatban: ha a térszerkezet megváltozik, a fehérje félretekeredik é oldhatósága is leromlik. Ilyen térszerkezeti változás a fehérje amiloiddá alakulása, ami indikátora vagy oka lehet olyan betegségek kialakulásának, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór vagy a Huntington-betegség, illetve a különböző, esetenként öröklődő amiloidózisok.
Egyes peptidek é fehérjék amiloiddá alakulásának folyamatát é feltételeit évtizedek óta vizsgálják Perczel András kutatócsoportjában az ELTE-n. Nemrég az ELTE Matematikai Intézetében működő PIT Bioinformatikai Csoporttal (Keresztes László, Szögi Evelin, Varga Bálint é Grolmusz Vince professzor) Budapest Amiloid Prediktor néven mesterséges intelligencia alapú eszközt hoztak létre. Ez az algoritmus é szerver bármely, hat aminosav hosszúságú peptidre 84 %-os pontossággal megjósolja, hogy amiloidképző-e vagy sem. (A Budapest Amiloid Prediktor online elérhető , a publikáció 2021-ben a Biomolecules című lapban.)
A hat aminosav hosszú peptidek egyrézt még elég egyszerűek é könnyebben tanulmányozhatók, mint a hosszabb társaik, másrézt már eléggé összetettek ahhoz, hogy az amiloidképződé egyszerű, de hiteles modelljei legyenek. Ilyen peptidekből összesen 206 = 64 millió különböző molekula létezhet, közülük ma még csak alig kétezer amiloidképzéi hajlamát írták le a kutatók. A Budapest Amiloid Prediktor a ma még szűk adatmezőre alapozva tesz kellőn megbízható jóslást a lehetőségek teljes tárházáról.
Perczel András é Farkas Viktor a PIT Bioinformatikai Csoporttal most olyan amiloidképzéi mintákat azonosítottak, amelyekben adott pozíciókban behelyettesített akármilyen fehérjeépítő aminosavakból várhatóan amiloidképző peptidek lesznek. A Budapest Amiloid Prediktor szerint ilyen erősen amiloidogén mintázatok például a CxFLWx, FxFLFx, vagy az xxIVIV, ahol a nagybetűk egy-egy aminosav egybetűs kódját jelölik, míg az x-ek helyébe bármely tetszőleges aminosav behelyettesíthető. A kutatók összesen .
Az amiloidmintákat leíró cikk az Amerikai Kémiai Társaság lapjában, az ACS Omegá-ban . Komoly érdeme, hogy szétválasztja azokat a pozíciókat é aminosavakat, amelyek az amiloidképzé szempontjából kiemelten fontosak, é azokat, amelyek nem, amelyek helyére tehát tetszőleges aminosavakat helyettesíthetünk be. Emellett minden minta röviden é érthetően leír 400, azaz 20 x 20 hat hosszú peptidet, mivel ennyi lehetséges behelyettesítée lehet a húsz aminosavnak az x-ek helyére.
A munka során a kutatók a mesterséges intelligencia felhasználásával nyertek olyan kémiai tudást, amelynek közvetlen felhasználása lehetséges több területen is, ám a mesterséges intelligencia nélkül aligha lenne felderíthető é behatárolható.
A borítófotón vizualizáló szoftverrel kézített amiloidstruktúra látható (Grolmusz Vince felvétele).