Notícia

Algoritmos de inteligência artificial estão revolucionando a Biologia

Fonte

ETH de Zurique | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

segunda-feira, 23 agosto 2021 06:25

Áreas

Biologia. Biotecnologia. Inteligência Artificial.

Os algoritmos de computador têm sido uma ferramenta útil na pesquisa biomédica há décadas e sua importância tem crescido continuamente ao longo desse tempo. Mas o que está se experimentando agora é nada menos que um salto quântico, que ofusca tudo o que veio antes e terá efeitos imprevistos. Os algoritmos de inteligência artificial (IA) tornaram possível usar nada além da sequência linear dos blocos de construção das proteínas – aminoácidos – para fornecer previsões extremamente precisas da estrutura tridimensional na qual essa cadeia de aminoácidos se reunirá.

Compreender a importância desse desenvolvimento depende de saber que a biologia em um nível celular é, na verdade, sempre sobre interações espaciais entre moléculas – e que é a estrutura tridimensional dessas moléculas que determina essas interações. Uma vez que se entende as estruturas e interações em jogo, entende-se a biologia. E apenas depois de entender a estrutura das moléculas, pode-se projetar medicamentos capazes de influenciar a função dessas moléculas.

Até agora, houve três métodos experimentais para determinar a estrutura tridimensional das proteínas: análise estrutural por raios-X, ressonância magnética nuclear e, apenas nos últimos anos, microscopia crioeletrônica. A adição recente da IA como um quarto método de precisão não se deve apenas a melhorias nos algoritmos e ao vasto poder de computação disponível hoje. Para que a IA faça previsões precisas, ela também precisa ser treinada com uma grande quantidade de dados de qualidade excepcional. O que torna o salto quântico mencionado acima possível é o progresso e esforço consideráveis tanto na ciência de dados quanto na pesquisa experimental de proteínas.

Invertendo o fluxo de informações

Estes avanços significam que os cientistas estão prestes a calcular um gene artificial para qualquer estrutura tridimensional de proteína projetada em um computador e, em seguida, sintetizar esse gene. Em biotecnologia, isso abre caminho para a fabricação de proteínas artificiais em microrganismos – incluindo novos agentes farmacêuticos, vacinas ou enzimas para uso na indústria.

Desde que as primeiras formas de vida surgiram, vários bilhões de anos atrás, até hoje as informações biológicas sempre foram armazenadas na forma de DNA. Dentro das células biológicas, essa informação é transcrita – primeiro em moléculas de RNA e depois traduzida em proteínas. Até agora, não houve nenhum mecanismo para reverter o fluxo de informações de forma que as informações das proteínas sejam traduzidas de volta em informações do DNA. A IA em breve mudará tudo isso. Para biólogos, este é um desenvolvimento incrivelmente espetacular, que terá um impacto profundo na Biotecnologia e na Medicina.

Acesse a notícia completa na página do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (em inglês).

Fonte: Professor Dr. Beat Christen, ETH de Zurique. Imagem: Estrutura 3D da proteína PLA2G7. Fonte: Wikimedia Commons.

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