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Desbloqueando el potencial de la predicción de la estructura de proteínas con la última versión de AlphaFold

Se han revelado mejoras de vanguardia en AlphaFold, ofreciendo a los investigadores nuevas posibilidades para el descubrimiento de medicamentos. Desde el lanzamiento de AlphaFold2 en 2021, los científicos han estado utilizando esta poderosa herramienta de inteligencia artificial para desentrañar los misterios de las estructuras de proteínas, diseñar nuevos fármacos y adentrarse en las complejidades del mundo de las proteínas. Ahora, con la presentación de AlphaFold3, se ha abierto un nuevo capítulo en el ámbito de la investigación de proteínas.

John Jumper, líder del desarrollo de AlphaFold en Google DeepMind en Londres, recibe con frecuencia consultas sobre la expansión de las capacidades de esta innovadora herramienta. Las solicitudes van desde predecir las estructuras de proteínas modificadas hasta dilucidar las interacciones entre proteínas, ADN, ARN y otros componentes esenciales dentro de una célula. Aunque admite que tales desafíos no pueden simplemente ser añadidos a AlphaFold, Jumper está centrado en resolver estos problemas complejos. La última versión de AlphaFold, detallada recientemente en Nature, tiene como objetivo permitir a los científicos predecir las estructuras de proteínas durante sus interacciones con diversas moléculas.

A diferencia de su predecesor, AlphaFold3 se ofrece inicialmente para uso no comercial a través de un sitio web dedicado de DeepMind. El acceso temprano a esta herramienta avanzada ha dejado a muchos investigadores, como el bioquímico Frank Uhlmann del Instituto Francis Crick, impresionados por sus capacidades. Uhlmann describe a AlphaFold3 como un desarrollo revolucionario que democratizará la investigación en biología estructural y abrirá nuevos horizontes para los estudios de proteínas.

El impacto de AlphaFold2, la herramienta que precedió a la última versión, ha sido comparado con una revolución en el campo de la biología. Al predecir con precisión las estructuras de proteínas basadas en sus secuencias de aminoácidos, AlphaFold ha provocado una transformación significativa en la forma en que los investigadores abordan la biología estructural. La base de datos de AlphaFold de acceso abierto ahora contiene casi cada estructura de proteína conocida y ha permitido a otros investigadores construir sobre sus capacidades para ampliar su trabajo.

Uno de los desafíos inherentes que enfrenta AlphaFold es su capacidad para predecir la multitud de factores que influyen en la función de una proteína. Las modificaciones de proteínas, las interacciones con otras moléculas y la compleja dinámica celular son componentes vitales que determinan el papel de una proteína dentro de una célula. Jumper y su equipo en DeepMind buscan abordar estos desafíos desarrollando una herramienta que pueda predecir no solo la estructura de una proteína, sino también sus interacciones con otras moléculas.

Para crear AlphaFold3, el equipo de investigación realizó cambios significativos desde la versión anterior, incluyendo la reducción de la dependencia de información de proteínas relacionadas e incorporando un nuevo tipo de red de aprendizaje automático llamada modelo de difusión. Esta última iteración ha mostrado un rendimiento notable en la predicción de estructuras de proteínas y sus interacciones, superando las herramientas existentes en el campo. Los científicos ya han comenzado a utilizar AlphaFold3 para predecir las estructuras de proteínas involucradas en procesos celulares cruciales, obteniendo resultados prometedores.

En conclusión, la última actualización de AlphaFold marca un avance importante en el campo de la biología estructural, ofreciendo a los investigadores nuevas herramientas para explorar el intrincado mundo de las proteínas y abrir vías para el descubrimiento de medicamentos. A medida que los científicos siguen empujando los límites de la investigación en proteínas, AlphaFold3 está preparado para revolucionar la forma en que entendemos e interpretamos las estructuras e interacciones de las proteínas.

Fuente: https://www.nature.com/articles/d41586-024-01383-z

Desbloqueando el Potencial de la Biología Sintética: Reutilizando, Optimizando y Creando Nuevos Sistemas de Vida Desde Cero.

El campo de la biología sintética es conocido por su enfoque orientado a objetivos, que busca reutilizar y optimizar funciones biológicas existentes, así como crear capacidades nuevas para la naturaleza desde cero. A pesar de los muchos avances que se han logrado en este campo, están surgiendo desafíos relacionados con la complejidad de los sistemas construidos y las limitaciones de los diseños que funcionan bien en el laboratorio pero fallan en contextos del mundo real. Para abordar este problema, se propone un nuevo enfoque para el diseño biológico, uno que valora la novedad en biología siempre y cuando cumpla con el objetivo previsto.

En lugar de centrarse únicamente en encontrar el mejor diseño a través de la optimización, abrazar la novedad en el proceso de diseño puede permitir soluciones innovadoras más allá de los resultados esperados. La comunidad de investigación en vida artificial ha demostrado que al abrazar la novedad, se pueden generar soluciones innovadoras e inesperadas para problemas complejos que van más allá de los óptimos locales. La biología sintética proporciona una plataforma única para explorar enfoques creativos para el diseño biológico, ofreciendo infinitas posibilidades para la innovación.

Imagina una empresa de biotecnología ficticia llamada Bilob, cuya misión es revolucionar el mundo a través de aplicaciones avanzadas de biología sintética. Cada año, durante el discurso principal anual, el CEO de Bilob revela una serie de avances biotecnológicos revolucionarios que han cautivado a las audiencias: desde una batería basada en virus hasta una enzima altamente eficiente para degradar plástico y un microbio capaz de producir fragancias extraordinarias. Cuando se le pregunta sobre el secreto detrás de los diseños innovadores de Bilob, el CEO simplemente responde que el equipo sigue su curiosidad.

El mundo natural sirve como un ejemplo principal de innovación abierta, con la evolución biológica generando continuamente nuevas formas y funciones para adaptarse a entornos cambiantes y aumentar el éxito reproductivo. De manera similar, muchos sistemas sociotécnicos se caracterizan por su apertura, con avances tecnológicos que llevan constantemente a cambios imprevistos y desarrollos culturales que abarcan un espectro interminable de expresiones artísticas y narrativas.

Para implementar un verdadero canal de innovación abierta en biología sintética, es esencial fomentar una cultura que fomente la curiosidad y la creatividad en el proceso de diseño. Abrazar la novedad y permitir la serendipia en la búsqueda de soluciones innovadoras puede llevar a avances que van más allá de los enfoques de optimización convencionales. Al inspirarse en las infinitas formas de belleza en la naturaleza y los sistemas sociotécnicos siempre en evolución a nuestro alrededor, los biólogos sintéticos pueden cultivar una mentalidad que valore la novedad y la experimentación en la búsqueda de diseños biológicos innovadores y revolucionarios.

Fuente: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi3621