Principia Marsupia

La Inteligencia Artificial revoluciona uno de los grandes problemas de la biología

Alberto Sicilia

A veces la ciencia avanza a pequeños pasos, otras a saltos extraordinarios.

Esto acaba de suceder en uno de los problemas más importantes de la biología: determinar la estructura tridimensional de las proteínas. Utilizando técnicas de Inteligencia Artificial, la empresa DeepMind (asociada a Google) ha presentado un método que consigue descifrar estructuras que los científicos llevaban décadas intentando resolver.

Pero, empecemos por el principio:

  1. ¿Qué son las proteínas?

Las proteínas son moléculas fundamentales de los seres vivos: dan la estructura a los seres vivos, funcionan como las máquinas dentro de la célula, transportan otras moléculas necesarias...

Las proteínas son los ladrillos de la vida.

2. ¿Cómo están formadas las proteínas?

Las proteínas están formadas como cadenas de elementos más pequeños que se llaman "aminoácidos".

A la secuencia de aminoácidos que compone una proteína se la conoce como "estructura primaria de la proteína".

Aquí tenéis un ejemplo de estructura primaria:

3. Pero si una proteína es una cadena recta, ¿por qué hablabas al principio de estructura tridimensional?

Porque esa cadena de aminoácidos se dobla, formando estructuras tridimensionales muy complejas.

Por ejemplo, aquí tenéis la estructura 3d de una proteína llamada hemoglobina, que es la que se encarga de transportar oxígeno en la sangre:

4. ¿Y por qué interesa conocer la estructura 3d? ¿No nos vale con conocer la cadena recta, antes de que se doble de forma tan extraña?

Queremos saber la forma 3d, porque la forma 3d es la que determina la función de la proteína.

Sabiendo cómo se dobla la proteína desde la cadena hasta su forma 3d, podemos entender qué rol biológico cumple.

5.- Entendido. Sabiendo la cadena, queremos saber qué forma 3d acaba tomando. ¿Eso es difícil de resolver?

Eso es un problema matemático complicadísimo. En realidad, una cadena se podría doblar en un número casi infinito de formas diferentes, pero sólo elige una forma particular.

¿Cuál es esa forma particular de cada proteína? Matemáticos, físicos y biólogos llevan décadas intentando resolver ese problema.

6.- ¿Por qué la inteligencia artificial ha revolucionado este problema?

Cada año, se realiza una prueba en la que se invita a equipos científicos a resolver la estructura 3d de una proteína, sabiendo sólo su cadena de aminoácidos.

Quien más se acerca a 100 puntos es quien más cerca está de determinar la estructura correcta.

Pues mirad lo que ha pasado este año, anunciado en Nature, cuando el nuevo método de inteligencia artificial AlphaFold 2 se ha puesto a competir:

 

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