Oorsprong van de virussen: Alphafold en kunstmatige intelligentie geven antwoorden

Kunstmatige intelligentie (AI) helpt om de stamboom van virussen opnieuw te tekenen. Predicted protein structures, with Alphafold and Chatbot-Inspired "Protein language models" have covered Verrassende verbindingen in een familie van virussen die bedreigingen infecteren en ontstaan.

Een groot deel van het begrip van de wetenschappers van Virale evolution is gebaseerd op de vergelijking van genomes. De bliksemsnelle evolutie van virussen, met name van die met RNA-genemen, en hun neiging om genetisch materiaal aan te nemen van andere organismen dat genetische sequenties diepere en verre relaties tussen virussen kunnen verbergen die moeten variëren, afhankelijk van de onderzochte.

De vormen of structuren van de eiwitten die worden gecodeerd door virale genen, daarentegen, hebben de neiging om te veranderen, waardoor deze verborgen evolutionaire verbindingen kunnen worden herkend. Het was echter niet mogelijk om eiwitstructuren in een hele virusfamilie te vergelijken totdat hulpmiddelen zoals Alphafold, die eiwitstructuren op grote schaal kunnen voorspellen, zegt Joe Grove, een moleculaire viroloog aan de Universiteit van Glasgow, Groot -Brittannië.

In an article published this week in Nature 1 show the power of a structured-based Approaches among the flaviviruses-a group that includes the hepatitis-C, dengue and zika virus as well as some important animal Pathogene en soorten die opkomende bedreigingen voor de menselijke gezondheid kunnen vertegenwoordigen.

hoe virussen door te dringen

Inzicht in de onderzoekers over de evolutie van de flavivirussen is voornamelijk gebaseerd op sequenties van langzaam evoluerende enzymen die hun genetische materiaal kopiëren. Het is echter opmerkelijk weinig bekend over de oorsprong van de "virale entry" -eiwitten die flavivirus gebruiken om in cellen door te dringen en die de gastheer bepalen die u kunt infecteren. Grove betoogt dat deze kennisopening de ontwikkeling is van een effectief vaccin tegen

De onderzoekers gebruikten Deepminds Deepminds Alphafold2 model and ESMFOLD, A structural- PROSPEDICTS Tool, die is ontwikkeld door de technologie. Voorspelde structuren van 458 flavivirus-spezies om te genereren. Esmold is gebaseerd op een spraakmodel dat is getraind met tientallen miljoenen eiwitsequenties. In tegenstelling tot Alphafold, neemt het slechts één inputsequentie in plaats van te racen op verschillende sequenties van vergelijkbare eiwitten, waardoor het bijzonder nuttig zou kunnen zijn voor het onderzoeken van de mysterieuze virussen.

De voorspelde structuren maakten het mogelijk voor de auteurs om virale entry-eiwitten te identificeren, waarvan de sequenties sterk verschillen van die van het bekende flavivirus. Ze vonden enkele onverwachte verbindingen. De virusgroep, die hepatitis C omvat, gebruikt een systeem om cellen te infecteren die vergelijkbaar zijn met de pestivirussen - een groep die het klassieke varkensgriepvirus omvat, veroorzaakt hemorragische koorts bij varkens en ander dierpathogeen.

De op AI gebaseerde vergelijkingen toonden aan dat dit ingangsysteem verschilt van de vele andere flavivirussen. "We weten niet waar uw invoersysteem vandaan komt voor hepatitis C en zijn familieleden. Het had kunnen worden uitgevonden", zegt Grove.

gestolen door bacteriën

De voorspelde structuren toonden ook aan dat de goed onderzochte ingangseiwitten van Zika- en dengue-virussen dezelfde oorsprong hebben als die van de "vreemde en prachtige" flavivirussen met enorme genomen, waaronder het Haseki-tekenvirus, dat koorts bij mensen kan veroorzaken. Een andere grote verrassing was de ontdekking dat sommige flavivirussen een enzym hebben dat blijkbaar werd gestolen door bacteriën.

"That would be unprecedented," says virologist Mary Petrone from the University of Sydney, Australia, it would not be for the discovery of her team this year of a similar theft with a particularly "strange and wonderful" flavivirus art 2 . "Genetische piraterij had een grotere rol kunnen spelen in de evolutie van het flavivirus dan eerder gedacht", voegt ze eraan toe.

David Moi, een computerondersteunde bioloog aan de Universiteit van Lausanne, Zwitserland, zegt dat de Flavivirus-studie slechts de top van de ijsberg is en dat de evolutionaire verhalen van andere virussen en zelfs sommige cellulaire organismen waarschijnlijk worden verteld met AI. "Nu we een kijkje kunnen nemen, moeten al deze dingen een kleine update krijgen", zegt hij.