Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Molekularbiologie: Durchbruch bei der Vorhersage von Proteinstrukturen

Biochemiker träumen seit Jahrzehnten davon, die genaue dreidimensionale Struktur eines Proteins aus der Aminosäuresequenz ablesen zu können. Mit Hilfe von selbstlernenden Algorithmen sind sie diesem Ziel nun deutlich näher gekommen.
Proteine bauen im Labor (Symbolbild)

Für fast alle chemischen und mechanischen Prozesse in Zellen sind Proteine verantwortlich. Sie bestehen aus Aminosäureresten, die lange Ketten bilden, und falten sich spontan zu dreidimensionalen Strukturen. Die Abfolge der Aminosäuren legt die genaue Form und den Bewegungsumfang eines Proteins fest, was wiederum seine Funktion bestimmt. Biologen haben über Jahrzehnte Tausende dieser Strukturen experimentell untersucht, was allerdings extrem aufwändig ist. Daher wandten sich einige von ihnen anderen Methoden zu, um herauszufinden, welche Form ein Protein annehmen dürfte. Andrew Senior vom Technologieunternehmen DeepMind und seine Kollegen haben nun den Algorithmus AlphaFold entwickelt, der das Problem durch KI angeht – und bereits zu großen Fortschritten geführt hat.

Wegen der zahlreichen möglichen dreidimensionalen Strukturen, die ein Protein bilden kann, lassen sich keine einfachen Faltungsregeln herleiten. Das macht es so schwer vorherzusagen, wie eine Aminosäuresequenz als Protein aussehen wird. Letztlich legt die Quantenmechanik die genaue Proteinstruktur fest. Ließe sich die exakte Energie für jede mögliche Form berechnen, müsste man bloß noch die energetisch günstigste Konformation heraussuchen. Allerdings hat jedes Protein enorm viele verschiedene Faltungsmöglichkeiten, was eine solche quantenmechanische Herangehensweise eigentlich ausschließt …

Kennen Sie schon …

Gehirn&Geist – Gehirn und KI im Dialog: Was uns künstliche Intelligenz über menschliches Denken lehrt

Ist künstliche Intelligenz in der Lage, echtes Bewusstsein zu simulieren? Neue Ansätze in der KI-Forschung versuchen KI-Systeme menschenähnlicher zu machen, indem sie den modularen Aufbau des Gehirns nachahmen. Mit diesem Artikel startet die neue Serie »Wechselspiel der Intelligenzen«, in der wir beleuchten, wie sich künstliche und menschliche Intelligenz gegenseitig beeinflussen. Im Schwerpunktthema »Demokratie in Gefahr?« klären wir im Interview, ob sich wissenschaftlich fassen lässt, wie eine Demokratie in eine Autokratie abgleitet. Ein weiterer Artikel zu diesem Thema erklärt, wie sich trotz zunehmend kontroverser Gesellschaftsdebatten ein kühler Kopf bewahren lässt. Daneben berichten wir, warum noch Jahre nach Konsum von Psychedelika visuelle Störungen auftreten können, ob Hirnstimulation gegen Depressionen hilft, oder Eisbaden und Kältekammern wirklich gesund sind.

Spektrum - Die Woche – Wenn das Stromnetz aus dem Takt gerät

Mit Solarmodulen, Hochspannungsleitungen und Batterien sind wir vertraut. Phasenschieber, Stromrichter und Schwungmasse könnten bald ebenso wichtig sein. Nach dem Blackout in Spanien und Portugal analysiert unser Autor die Ursachen und Lösungen für die Stabilität des europäischen Stromsystems.

Spektrum der Wissenschaft – Künstliche Intelligenz: Grundlagen – Hardware – Anwendung

Künstliche Intelligenz (KI) hat sich von einem futuristischen Traum zu einer essenziellen Technologie unserer Zeit entwickelt. Ihre Ursprünge liegen in der faszinierenden Idee, Maschinen das Denken beizubringen – ein Konzept, das Wissenschaftler seit Jahrzehnten beschäftigt. Doch der Weg dorthin war keineswegs einfach: Fortschritte in Mathematik, Informatik und Neurowissenschaften ebneten den Weg für die moderne KI. Ebenso entscheidend ist die Hardware. Von leistungsstarken Prozessoren über spezialisierte Chips bis hin zu riesigen Rechenzentren – die technische Infrastruktur bildet die Grundlage für die beeindruckende Rechenleistung und Lernfähigkeit. Ohne diese technologischen Meilensteine wären Anwendungen wie Bild- und Spracherkennung oder komplexe Datenanalysen nicht denkbar. Heute ist KI allgegenwärtig: Sie unterstützt medizinische Diagnosen, erleichtert den Alltag durch smarte Assistenten und revolutioniert die Art, wie wir mit großen Datenmengen umgehen.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.