Kecerdasan buatan memprediksi bentuk hampir setiap protein yang diketahui sains

Pada tahun 2020, laboratorium kecerdasan buatan bernama DeepMind meluncurkan teknologi yang dapat memprediksi bentuk protein—mekanisme mikroskopis yang memandu perilaku tubuh manusia dan semua makhluk hidup lainnya.

Setahun kemudian, lab berbagi alat yang disebut AlphaFold dengan para ilmuwan dan menerbitkan prediksi bentuk lebih dari 350.000 protein, termasuk semua protein yang diekspresikan oleh genom manusia. Ini segera mengubah arah penelitian biologi. Jika para ilmuwan dapat mengidentifikasi bentuk protein, mereka mungkin dapat memahami penyakit, membuat obat baru, dan menjelajahi misteri kehidupan di Bumi.

Sekarang, DeepMind telah menerbitkan prediksi untuk hampir setiap protein yang diketahui sains. Pada hari Kamis, lab yang berbasis di London, yang dimiliki oleh perusahaan induk yang sama dengan Google, mengatakan telah menambahkan lebih dari 200 juta prediksi ke database online yang tersedia secara gratis untuk para ilmuwan di seluruh dunia.

Dengan rilis baru ini, para ilmuwan di balik DeepMind berharap untuk mempercepat penelitian tentang organisme yang lebih tidak jelas dan menciptakan bidang baru yang disebut metaproteomik.

“Para ilmuwan sekarang dapat menjelajahi seluruh basis data ini dan mencari pola – korelasi antara spesies dan pola evolusi yang mungkin tidak terlihat sebelumnya,” kata CEO DeepMind Demis Hasabis dalam sebuah wawancara telepon.

Protein dimulai sebagai rangkaian senyawa kimia, kemudian dipelintir dan dilipat menjadi bentuk tiga dimensi yang menentukan bagaimana molekul-molekul ini terhubung ke molekul lain. Jika para ilmuwan dapat menentukan bentuk protein tertentu, mereka dapat menguraikan cara kerjanya.

Pengetahuan ini sering menjadi bagian penting dari memerangi penyakit dan penyakit. Misalnya, bakteri menolak antibiotik dengan mengekspresikan protein tertentu. Jika para ilmuwan dapat memahami bagaimana protein ini bekerja, mereka dapat mengatasi resistensi antibiotik.

Sebelumnya, penentuan bentuk protein secara akurat memerlukan eksperimen ekstensif yang melibatkan sinar-X, mikroskop, dan alat lain di bangku laboratorium. Sekarang, mengingat rangkaian senyawa kimia yang membentuk protein, AlphaFold dapat memprediksi bentuknya.

Teknologi tidak sempurna. Tetapi berdasarkan eksperimen benchmark independen, ia dapat memprediksi bentuk protein dengan akurasi yang menyaingi eksperimen fisik sekitar 63 persen. Dengan prediksi di tangan, para ilmuwan dapat memverifikasi keakuratannya dengan relatif cepat.

Clement Verba, seorang peneliti di University of California, San Francisco, yang menggunakan teknologi tersebut untuk memahami virus corona dan bersiap menghadapi pandemi serupa, mengatakan teknologi telah membuat pekerjaan ini “fantastis”, seringkali menghemat waktu pengujian selama berbulan-bulan. Orang lain telah menggunakan alat ini untuk melawan gastroenteritis, malaria, dan penyakit Parkinson.

Teknologi ini juga mempercepat penelitian di luar tubuh manusia, termasuk upaya meningkatkan kesehatan lebah madu. Basis data DeepMind yang diperluas dapat membantu komunitas ilmuwan yang lebih besar mendapatkan manfaat yang sama.

Seperti Dr. Hassabis, Dr. Verba percaya bahwa database menawarkan cara baru untuk memahami bagaimana protein berperilaku lintas spesies. Dia juga melihatnya sebagai cara untuk mendidik generasi baru ilmuwan. Tidak semua peneliti mahir dalam jenis biologi struktural ini. Basis data semua protein yang diketahui menurunkan bilah input. “Ini bisa membawa biologi struktural ke massa,” kata Dr Verba.