Yapay Zeka ve Protein Yapı Tahmini
Yapay zeka, son yıllarda insan vücudu tarafından üretilen hemen hemen her proteinin yapısının tahmin edilmesinde devrim niteliğinde bir rol üstlenmiştir. Bu alanda kaydedilen ilerlemeler ve gerçekleştirilen araştırmalar, birçok hastalığın tedavisinde yeni ve etkili ilaçların geliştirilmesine zemin hazırlayacak önemli bulgular sunmaktadır.
Proteinler, canlı organizmaların temel yapı taşlarıdır. İnsan vücudundaki her bir hücrede sayısız protein yer almaktadır. Bu proteinlerin üç boyutlu yapılarının tespit edilmesi, tıbbi alanda ilerleme kaydetmek açısından kritik bir öneme sahiptir. Ancak, bugüne kadar bu yapılar üzerinde yapılan çalışmalar yalnızca sınırlı bir kesimi kapsayabilmiştir.
Bilim insanları, insanlara ve diğer organizmalara ait yaklaşık 350 bin proteinin yapısını tahmin etmek amacıyla AlphaFold adında bir yapay zeka programı kullanmaktadır. İnsanlarda protein üretimi için gereken talimatlar, hücrelerin çekirdeğinde bulunan DNA molekülünde yer almaktadır. İnsan genomu tarafından ifade edilen bu proteinlerin sayısı yaklaşık 20 bin civarındadır. Biyologlar, genom tarafından ifade edilen proteinlere genel olarak “proteom” adını vermektedir.
AlphaFold’un sonuçlarını değerlendiren DeepMind şirketinin CEO’su ve kurucu ortağı Dr. Demis Hassabis, “Bu çalışmanın, insan proteomunun bugüne kadar yapılmış en eksiksiz ve doğru resmi olduğuna inanıyoruz. Bu çalışmayı, yapay zekanın bilimsel bilgi durumunu ilerletmek için yaptığı en önemli katkı olarak görüyoruz” dedi. Ayrıca, “Ve bence bu, yapay zekanın topluma sağlayabileceği faydaların harika bir örneği. İnsanlığın bununla ne yapacağını görmek için çok heyecanlıyız.” şeklinde ekledi.
Proteinler, amino asit adı verilen daha küçük yapı taşlarının zincirlerinden oluşmaktadır. Bu zincirler, sayısız farklı şekilde katlanarak benzersiz üç boyutlu bir şekil oluşturur. Bir proteinin şekli, insan vücudundaki işlevini belirlemede belirleyici bir rol oynamaktadır.
AlphaFold tarafından yapısı tahmin edilen 350 bin protein arasında, yalnızca insanlarda bulunan 20 bin proteom değil; aynı zamanda bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılan model organizmalar olan koli basili, maya, meyve sineği ve fare gibi türler de yer almaktadır.
Yapay zekanın tıp alanındaki kullanımına dair kaydedilen bu ilerleme, DeepMind araştırmacıları ve Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı (EMBL)’ndan bir ekip tarafından Nature dergisinde kaleme alınmıştır. AlphaFold, insan proteomundaki amino asitlerin %58’inin yapısal konumlarına ilişkin güvenilir bir tahminde bulunabilmiştir. Ayrıca, %35,7’si için pozisyonlar çok yüksek bir güven düzeyinde tahmin edilmiştir. Bu, deneylerle doğrulanan sayının iki katına denk gelmektedir.
EMBL’den Prof. Dr. Edith Heard, “Bu bulgular, yaşam döngüsünün nasıl işlediğine dair bildiklerimiz açısından dönüm noktası niteliği taşımaktadır. Bunun nedeni de, proteinlerin canlı organizmaların yapıldığı temel yapı taşlarını temsil etmesidir.” şeklinde açıklama yapmıştır.
Bilim insanları, bu buluşlarla birlikte gelecekte birçok hastalık için yeni ilaç ve tedavi metodlarının geliştirilebileceğini, iklim değişikliğine dirençli yeni mahsullerin tasarlanabileceğini ve çevreye yayılan plastiği parçalayabilen enzimlerin üretilebileceğini belirtmektedir.
