Virusten alkuperä: Alphafold ja tekoäly tarjoavat vastauksia

Von Natur.wiki Autoren-Team

Künstliche Intelligenz, wie AlphaFold, deckt überraschende Ursprünge von Viren auf und revolutioniert unser Verständnis der Virusfamilien.
Keinotekoinen älykkyys, kuten Alphafold, paljastaa virusten yllättävän alkuperän ja mullistaa ymmärryksemme virusperheistä. (Symbolbild/natur.wiki)
nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-02970 w/d41586-02970 W_2769007070707070.jpg? https://media.nature.com/lw319/magazine-assets/d41586-02970-w/d41586-02970-w_27690070.jpg?as=Webp 319W "Sises =" (Max-Width) 319PX, 100 VW, 767PX "

Keinotekoinen äly (AI) auttaa virusten sukupuun uudelleen. Ennustetut proteiinirakenteet, Virale evolution perustuu genomeihin. Virusten salamannopea evoluutio, etenkin RNA-geenien kanssa kärsivien, ja niiden taipumus omaksua geneettinen materiaali muista organismeista, jotka geneettiset sekvenssit voivat piilottaa syvemmät ja kaukaiset suhteet virusten välillä, jotka vaihtelevat tutkitusta riippuen.

Sitä vastoin virusgeenien koodaamien proteiinien muodot tai rakenteet yleensä muuttuvat, mikä mahdollistaa nämä piilotetut evoluutioyhteydet tunnistamaan. Koko virusperheen proteiinirakenteita ei kuitenkaan ollut mahdollista vertailla, kunnes työkaluja, kuten Alphafold, jotka voivat ennustaa suuressa mittakaavassa proteiinirakenteita, sanoo Glasgow'n yliopiston Molekyylivirologi Joe Grove.

Tällä viikolla luonnon 1

Kuinka tunkeutuu viruksiin

Tutkijoiden ymmärtäminen flavirusten kehityksestä perustuu pääasiassa hitaasti kehittyvien entsyymien sekvensseihin, jotka kopioivat niiden geneettisen materiaalin. On kuitenkin huomattavan vähän tiedossa "viruksen pääsy" -proteiinien alkuperästä, jotka käyttävät flavirusta tunkeutumaan soluihin ja jotka määrittävät isäntä, jonka voit tartuttaa. Grove väittää, että tämä tietoero on tehokkaan rokotteen kehittäminen hepatiitti c tuhansia ihmisiä vuosittain.

"Sekvenssitasolla asiat ovat niin erilaisia, että emme voi sanoa, liittyvätkö ne vai eivät", hän sanoo. "Proteiinirakenteiden ennustamisen läpimurto avaa koko kysymyksen ja voimme nähdä asiat melko selvästi."

Tutkijat käyttivät syvä "https://www.nature.com/articles/d41586-024-01383-z" data-track = "napsauta" data-label = "https://www.nature.com/articles/d41586-024-01383-z" data-cack-caggory = "Body Text Link" href = "https://www.nature.com/articles/d41586-03539-1" data-track = "napsauta" data-label = "https://www.nature.com/articles/d41586-03539-1" data-track-category-teksti "> Esmfold, A rakenne- Ennustajat työkalu 33 000 ennustettua 458 flavivirus-spezies-rakennetta tuottavaksi. ESMFOLD perustuu äänimalliin, joka oli koulutettu kymmenillä miljoonilla proteiinisekvensseillä. Toisin kuin Alphafold, se vie vain yhden syöttösekvenssin kilpailun sijasta useissa samanlaisten proteiinien sekvensseissä, mikä voisi tehdä siitä erityisen hyödyllisen salaperäisten virusten tutkimiseksi.

Ennustetut rakenteet antoivat kirjoittajille mahdollisuuden tunnistaa virus entrryproteiinit, joiden sekvenssit eroavat suuresti tunnetun flaviruksen rakenteista. He löysivät odottamattomia yhteyksiä. Virusryhmä, joka käsittää hepatiitti C: n, käyttää järjestelmää saastuttamaan soluja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin pestivivirukset - ryhmä, joka sisältää klassisen sian influenssaviruksen, aiheuttaa siojen verenvuotokuumeen ja muut eläinpatogeeniset.

AI-pohjaiset vertailut osoittivat, että tämä syöttöjärjestelmä eroaa monista muista flavirusista. "Emme tiedä mistä syöttöjärjestelmä tulee hepatiitti C: lle ja hänen sukulaistensa. Se olisi voitu keksimään", Grove sanoo.

varastettu bakteereilla

Ennustetut rakenteet osoittivat myös, että Zika- ja dengue-virusten hyvin tutkittujen sisäänkäynnin proteiineilla on sama alkuperä kuin "omituisten ja upeiden" flavivirusten kanssa, joissa on valtavia genomeja, mukaan lukien Haseki-tick-virus, joka voi laukaista kuumetta ihmisillä. Toinen suuri yllätys oli löytö, että joillakin flavirusilla on entsyymi, jonka bakteerit ilmeisesti varastavat.

"Se olisi ennennäkemätöntä", sanoo virologi Mary Petrone Sydneyn yliopistosta, Australiasta, se ei olisi hänen tiiminsä löytämistä tänä vuonna samanlaisella varkaudella "omituisella ja upealla" flavivirus-taide

Sveitsin Lausannen yliopiston tietokoneavusteinen biologi David Moi sanoo, että flavirustutkimus on vain jäävuoren kärjessä ja että muiden virusten ja jopa joidenkin solujen organismien evoluutiotarinat kerrotaan todennäköisesti AI: n kanssa. "Nyt kun voimme katsoa, ​​kaikkien näiden asioiden on saatava pieni päivitys", hän sanoo.

    Ra

    Mifsud, J. C. et ai. Nature https://doi.org/10.1038/S41586-07899-8 (2024).

    artikkeli
    >> Ra

    Petrone, M. E. et ai. proc. Natl Acad. Sci. USA 121 , E2403805121 (2024).

    artikkeli
    > Google Scholar