Carte 3D de toutes les protéines du corps humain – c’est la réalité
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Grâce à un algorithme d’intelligence artificielle, il a été possible de recréer en détail l’architecture des 20 000 protéines humaines différentes codées. L’étude dans Nature
Des universités aux entreprises chimiques et pharmaceutiques, le secteur des biotechnologies est en plein essor. Et il le sera encore plus dans les années à venir. Les baccalauréats et les doctorats en biotechnologie sont recommandés
Nous sommes faits (aussi) de protéines. Aujourd’hui vient un carte complète et avec un niveau de détail de toutes les protéines dont le nôtre est composé corps et qui forment ce qu’on appelle protéome humain. Cette grande carte, obtenue grâce à l’algorithme de intelligence artificielle AlphaFold, sera mis à disposition et accessible à l’ensemble de la communauté scientifique. Les travaux sont le fruit d’une collaboration entre le laboratoire européen de biologie moléculaire (Emblème) et la société Deepmind de Google, qui a développé l’algorithme d’apprentissage automatique. Les scientifiques ont déterminé l’architecture de tous avec une précision sans précédent 20 mille protéines différentes humain codé – ou produit – par autant de gènes. L’étude et le Logiciel sont publiés sur La nature et le vaste base de données est partagé publiquement afin que d’autres scientifiques puissent également utiliser cet outil. Avec de nombreuses applications futures potentielles dans le domaine de la biotechnologie et au-delà.
Changer de point de vue sur les protéines
Les protéines sont un peu comme les éléments constitutifs des organismes vivants et sont à la base de nombreux fonctions vitales. Ceux-ci sont à leur tour formés par 20 acides aminés (éléments encore plus petits, leurs unités constitutives) qui peuvent être agencés de nombreuses manières, créant des séquences très précises et des formes tridimensionnelles. Jusqu’à présent, les scientifiques ont étudié la structure des protéines avec des techniques expérimentales, avec divers obstacles pratiques. Prédire avec précision la structure de ces protéines était aussi jusqu’à présent
impossible. Ils n’ont pu être analysés qu’avec les outils bioinformatiques disponibles, domaines uniques, c’est-à-dire des parties limitées de l’architecture. Avec les expériences en laboratoire donc, et après des décennies d’études ils n’avaient pu que sonder (pas que ce soit peu) 17% d’acides aminés qui constituent toutes les protéines du protéome humain.
Avec l’algorithme AlphaFold, la nouveauté réside dans le fait que les chercheurs ont pu reproduire la structure des protéines du début à la fin de l’écheveau, sans sauter même un acide aminé, y compris tous les points de la chaîne articulée qui est disposée en 3D. « Si avant nous avions une connaissance détaillée de quelques dizaines de milliers de protéines – explique à Filaire Marco Marcia, biologiste structural et chef de groupe à l’Embl de Grenoble -, nous allons maintenant pouvoir nous concentrer sur les détails de toutes les protéines existantes. C’est comme terminer le cartographie de toutes les villes du monde et être capable de naviguer avec précision dans chaque quartier, du premier acide aminé au dernier « .
Un grand bond en avant
Aujourd’hui, l’écart par rapport aux résultats précédents est clair. En effet, à partir de 17% nous arrivons à une connaissance approfondie de la structure et de l’agencement jusqu’à 58% des acides aminés qui composent toutes les protéines. Les prédictions de l’algorithme ont ensuite été comparées et confirmées avec les tests et études de laboratoire sur les protéines déjà étudiées. Parmi ces acides aminés, nous connaissons maintenant le position précis à l’intérieur de la protéine et nous connaissons la interactions avec d’autres acides aminés, comme si nous avions une image 3D détaillée. Le pourcentage monte à 98,5% du protéome humain si l’on considère la prédiction complète faite avec l’algorithme AlphaFold, de toutes les structures, même celles obtenues avec un niveau de détail légèrement inférieur. « Des limites restent – ajoute Marcia – pouquoi une partie pertinente de la protéine il n’a pas de structure et une disposition fixé, mais il est plus flexible, et aussi pour cette raison leur position n’est pas précisément déterminée. À l’avenir, il sera important de mieux caractériser ces régions de la protéine « .
Au futur
La base de données AlphaFold contient actuellement des informations sur la structure de 380 mille protéines, y compris les 20 mille qui
constituent le protéome humain. Mais nous en connaîtrons bientôt des millions, également d’autres organismes et aussi d’origine synthétique. « Cette carte complète, rendue accessible à tous – remarqua le biologiste – il sera utile pour de nombreuses applications technologiques, dans divers secteurs, de la médecine à l’environnement, de l’ingénierie à la science des matériaux « . Vous pouvez rechercher de nouveaux médicaments e nouveaux matériaux et des méthodes pour réduire lala pollution. « Pensons aux études sur de nouvelles protéines synthétiques pour traiter et dégrader le plastique – dit Marcia – ou à l’analyse de la structure protéique de nouveaux agents pathogènes, comme le coronavirus, qui servira à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques« .
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