Nudos proteicos más complejos
Físicos teóricos ponen a prueba la inteligencia artificial de Google, AlphaFold, y encuentran los nudos de proteínas más complejos hasta el momento
La cuestión de cómo la composición química de una proteína, la secuencia de aminoácidos, determina su estructura 3D ha sido uno de los mayores retos de la biofísica durante más de medio siglo. Este conocimiento sobre el llamado "plegado" de las proteínas tiene una gran demanda, ya que contribuye de manera significativa a la comprensión de diversas enfermedades y su tratamiento, entre otras cosas. Por estos motivos, el equipo de investigación DeepMind de Google ha desarrollado AlphaFold, una inteligencia artificial que predice estructuras 3D.
El nudo proteico más complejo con siete cruces (izquierda) predicho por AlphaFold y una representación simplificada (derecha)
© Maarten Brems
Ahora, un equipo formado por investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y de la Universidad de California en Los Ángeles ha estudiado con detenimiento estas estructuras y las ha examinado en relación con los nudos. Conocemos los nudos sobre todo por los cordones de los zapatos y los cables, pero también se dan en la nanoescala de nuestras células. Las proteínas con nudos no sólo pueden utilizarse para evaluar la calidad de las predicciones de estructura, sino que también plantean importantes cuestiones sobre los mecanismos de plegado y la evolución de las proteínas.
Los nudos más complejos como prueba para AlphaFold
"Investigamos numéricamente todas -es decir, unas 100.000- las predicciones de AlphaFold para los nuevos nudos proteicos", explica Maarten A. Brems, estudiante de doctorado del grupo del Dr. Peter Virnau en la Universidad de Maguncia. El objetivo era identificar estructuras raras y de alta calidad que contuvieran nudos proteicos complejos y desconocidos hasta entonces, a fin de proporcionar una base para la verificación experimental de las predicciones de AlphaFold. El estudio no sólo descubrió la proteína con nudos más compleja hasta la fecha, sino también los primeros nudos compuestos en proteínas. Estos últimos pueden considerarse como dos nudos separados en la misma cuerda. "Estos nuevos descubrimientos también aportan información sobre los mecanismos evolutivos que hay detrás de estas proteínas tan raras", añadió Robert Runkel, físico teórico que también participó en el proyecto. Los resultados de este estudio se han publicado recientemente en Protein Science.
El Dr. Peter Virnau está satisfecho con los resultados: "Ya hemos establecido una colaboración con nuestro colega Todd Yeates de la UCLA para confirmar estas estructuras experimentalmente. Esta línea de investigación dará forma a la visión de la comunidad biofísica sobre la inteligencia artificial, y tenemos la suerte de contar con un experto como el Dr. Yeates".
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