Wir erleben derzeit, wie Computeralgorithmen die Biologie revolutionieren

Mit künstlicher Intelligenz lässt sich die 3D-​Struktur von Proteinen vorhersagen. Bald schon dürfte es mit solchen Algorithmen möglich werden, massgeschneiderte künstliche Proteine zu entwickeln, schreibt Beat Christen.

Computeralgorithmen unterstützen seit Jahrzehnten die biomedizinische Forschung und sind dabei ständig wichtiger geworden. Was wir derzeit erleben, ist allerdings ein Quantensprung, der alles Bisherige in den Schatten stellt, und der ungeahnte Auswirkungen haben wird: Mit Algorithmen der Künstlichen Intelligenz (KI) ist es möglich geworden, alleine anhand der linearen Abfolge der Bausteine von Proteinen – der Aminosäuren – vorauszusagen, zu welcher dreidimensionalen Struktur sich diese Kette von Bausteinen zusammenlagert, und das extrem genau.

Um die Bedeutung davon zu verstehen, muss man wissen, dass es in der Biologie auf zellulärer Ebene eigentlich immer um die räumliche Wechselwirkung von Molekülen geht, und diese Wechselwirkung wird bestimmt durch deren dreidimensionale Struktur. Erst wenn wir Strukturen und Wechselwirkungen kennen, verstehen wir die Biologie. Und nur wenn wir die Struktur von Molekülen kennen, können wir gezielt Medikamente entwickeln, welche die Funktion dieser Moleküle beeinflussen.

Abgebildet ist eine Kryo-EM-Karte eines Fanzor-Proteins (grau, gelb, hellblau und rosa) im Komplex mit ωRNA (lila) und seiner Ziel-DNA (rot). Ein Nicht-Ziel-DNA-Strang ist blau dargestellt.

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