MassiveFold kann Proteinstruktur in Stunden statt Monaten berechnen

Wissenschaftler haben einen Durchbruch in der Proteinforschung erzielt: MassiveFold, eine neue KI-Software, kann die dreidimensionale Struktur von Proteinen in Stunden statt Monaten vorhersagen und eröffnet neue Möglichkeiten in der Biotechnologie.

Gamechanger MassiveFold: Proteine in Stunden

Proteine sind komplexe Moleküle, die für fast alle biologischen Prozesse entscheidend sind. Ihre Funktion hängt von ihrer dreidimensionalen Struktur ab. MassiveFold, entwickelt von Forschern der Université de Lille, Frankreich und der Linköping University, Schweden, revolutioniert die Vorhersage dieser Strukturen.

Die Software baut auf AlphaFold auf, einem KI-System zur Vorhersage von Proteinstrukturen, das von DeepMind - Tochtergesellschaft von Google - entwickelt wurde. AlphaFold nutzt maschinelles Lernen, um aus der Aminosäuresequenz eines Proteins dessen dreidimensionale Struktur vorherzusagen. Dieses System hat die Proteinforschung grundlegend verändert, indem es Strukturen mit bisher unerreichter Genauigkeit vorhersagen kann.


MassiveFold arbeitet in mehreren Schritten, um Proteinstrukturen vorherzusagen. Zunächst vergleicht die Software die Aminosäuresequenz des zu untersuchenden Proteins mit einer Datenbank bekannter Proteine. Dieser Vergleich, auch "Alignment" genannt, hilft dabei, evolutionäre Verwandtschaften und mögliche strukturelle Ähnlichkeiten zu erkennen. MassiveFold führt diesen Prozess auf herkömmlichen CPUs durch und erstellt dabei sogenannte Multiple Sequence Alignments (MSAs) - eine Art Übersichtskarte der Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Proteinen. MassiveFold Aufbau. Quelle: Nature Computational Science Im nächsten Schritt nutzt MassiveFold leistungsstarke Grafikprozessoren, um die eigentliche Strukturvorhersage durchzuführen. Die Software teilt diese Aufgabe in kleinere Einheiten auf, sogenannte "Batches", die parallel verarbeitet werden können. Dies ermöglicht es, viele mögliche Strukturvarianten des Proteins gleichzeitig zu berechnen - ein Prozess, der als "massives Sampling" bezeichnet wird. Nach Abschluss der Berechnungen sammelt MassiveFold alle Vorhersagen und bewertet sie anhand verschiedener Qualitätskriterien. So entsteht eine Rangliste der wahrscheinlichsten Strukturen, die Forschern wertvolle Einblicke in die mögliche Form und Funktion des untersuchten Proteins liefert.

MassiveFold basiert auf AlphaFold und optimiert dessen Prinzipien

Frei verfügbar

Wie das Team in Nature Computational Science schreibt, ist MassiveFold als Open-Source-Software frei verfügbar und kann mit nur einem Kommandozeilen-Befehl und einer JSON-Parameterdatei installiert und genutzt werden. Dies bedeutet, dass Forscher weltweit die Software anwenden, anpassen und verbessern können. Die breite Zugänglichkeit könnte die Entwicklung neuer Medikamente, Materialien und biotechnologischer Anwendungen erheblich beschleunigen. Der Code für MassiveFold ist auf GitHub und Zenodo abrufbar.


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