Künstliche Intelligenz macht die Form von Proteinen sichtbar

Die Software „Alphafold“ gilt als einer der wichtigsten wissenschaftlichen Erfolge des Jahres 2021. Sie revolutioniert die Arbeit von Biologen. Das Resultat könnten bessere Medikamente sein.

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Dreidimensionale Darstellung von Immunglobulinen, die zur Klasse der Proteine gehören.

Proteine sind derzeit Medienstars, vor allem als Stachel des Coronavirus („Spike-Protein“) oder als Proteinimpfstoff namens Novavax, der vor kurzem in der EU zugelassen wurde. Doch auch sonst gehören Proteine zum Alltag: Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Nahrung, steuern den Stoffwechsel oder lösen als Waschmittelbestandteil hartknäckige Fettflecken.

„Proteine, Proteine überall“ überschreibt auch Holden Thorp einen Leitartikel im Wissenschaftsmagazin Science, dessen Chefredakteur er ist. Darin kürt Thorp einen Algorithmus zum „Durchbruch des Jahres 2021“, der bald eine riesige Wissenslücke in der Erforschung von Proteinen schließen soll: Die dreidimensionale Form der meisten Proteine im Tier- und Pflanzenreich ist noch unbekannt, da es äußerst langwierig ist, sie experimentell zu bestimmen.

Die künstliche Intelligenz namens Alphafold hingegen berechnet die 3D-Strukturen ganz ohne den Einsatz von experimentellen Methoden. Das hat die Software der britischen Google-Schwester „Deepmind“ inzwischen mit allen Proteinen des menschlichen Körpers getan. In 2022 soll die KI die 3D-Formen aller rund 100 Millionen der Biologie bekannten Proteine berechnen.

Die räumliche Gestalt bestimmt die Funktion

Darüber freut sich Christian Löw vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Hamburg: „Alphafold erleichtert uns das Leben ungemein“, sagt der Biochemiker. Die KI wirkt wie ein Turbo für die Biowissenschaften, die nun Proteine schneller erforschen und, in der Folge, schneller neue Wirkstoffe finden könnten.

Dreidimensionale Struktur des Proteins PepT1, berechnet von der KI Alphafold der britischen Firma Deepmind.
Dreidimensionale Struktur des Proteins PepT1, berechnet von der KI Alphafold der britischen Firma Deepmind.