Mesterséges intelligenciával az amiloidok nyomában
Több ezer amiloidmintát találtak az ELTE kutatói az egyetemen létrehozott algoritmus és szerver, a Budapest Amiloid Prediktor segítségével. Az amiloidok kóros fehérjék, felismerésük súlyos betegségek megelőzésében és gyógyításában játszhat fontos szerepet.
A sejtek belsejében az élet alapjául szolgáló fehérjék oldott formában vannak jelen. Oldhatóságuk térbeli szerkezetükkel van kapcsolatban: ha a térszerkezet megváltozik, a fehérje félretekeredik és oldhatósága is leromlik. Ilyen térszerkezeti változás a fehérje amiloiddá alakulása, ami indikátora vagy oka lehet olyan betegségek kialakulásának, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór vagy a Huntington-betegség, illetve a különböző, esetenként öröklődő amiloidózisok.
Egyes peptidek és fehérjék amiloiddá alakulásának folyamatát és feltételeit évtizedek óta vizsgálják Perczel András kutatócsoportjában az ELTE-n. Nemrég az ELTE Matematikai Intézetében működő PIT Bioinformatikai Csoporttal (Keresztes László, Szögi Evelin, Varga Bálint és Grolmusz Vince professzor) Budapest Amiloid Prediktor néven mesterséges intelligencia alapú eszközt hoztak létre. Ez az algoritmus és szerver bármely, hat aminosav hosszúságú peptidre 84%-os pontossággal megjósolja, hogy amiloidképző-e vagy sem. (A Budapest Amiloid Prediktor online elérhető az alábbi címen, a publikáció 2021-ben jelent meg a Biomolecules című lapban.)
A hat aminosav hosszú peptidek egyrészt még elég egyszerűek és könnyebben tanulmányozhatók, mint a hosszabb társaik, másrészt már eléggé összetettek ahhoz, hogy az amiloidképződés egyszerű, de hiteles modelljei legyenek. Ilyen peptidekből összesen 206, vagyis 64 millió különböző molekula létezhet, közülük ma még csak alig kétezer amiloidképzési hajlamát írták le a kutatók. A Budapest Amiloid Prediktor a ma még szűk adatmezőre alapozva tesz kellőn megbízható jóslást a lehetőségek teljes tárházáról.
Perczel András és Farkas Viktor a PIT Bioinformatikai Csoporttal most olyan amiloidképzési mintákat azonosított, amelyekben adott pozíciókban behelyettesített akármilyen fehérjeépítő aminosavakból várhatóan amiloidképző peptidek lesznek. A Budapest Amiloid Prediktor szerint ilyen erősen amiloidogén mintázatok például a CxFLWx, FxFLFx, vagy az xxIVIV, ahol a nagybetűk egy-egy aminosav egybetűs kódját jelölik, míg az x-ek helyébe bármely tetszőleges aminosav behelyettesíthető. A kutatók összesen 5531 ilyen mintát határoztak meg.
Az amiloidmintákat leíró cikk az Amerikai Kémiai Társaság lapjában, az ACS Omegá-ban olvasható. Komoly érdeme, hogy szétválasztja azokat a pozíciókat és aminosavakat, amelyek az amiloidképzés szempontjából kiemelten fontosak, és azokat, amelyek nem, amelyek helyére tehát tetszőleges aminosavakat helyettesíthetünk be. Emellett minden minta röviden és érthetően leír 400 (=20 x 20) hat hosszú peptidet, mivel ennyi lehetséges behelyettesítése lehet a húsz aminosavnak az x-ek helyére.
A munka során a kutatók a mesterséges intelligencia felhasználásával nyertek olyan kémiai tudást, amelynek közvetlen felhasználása lehetséges több területen is, ám a mesterséges intelligencia nélkül aligha lenne felderíthető és behatárolható.
