Google DeepMind가 생명 분자 구조와 상호 작용을 정확하게 예측할 수 있는 AI 모델 「AlphaFold 3」 발표

Google DeepMind가 AI계 창약 기업인 Isomorphic Labs와 협력하여 단백질, DNA, RNA, 리간드 등 생명분자의 구조와 상호작용을 매우 정확하게 예측할 수 있는 AI 모델 「AlphaFold 3」 를 출시했습니다.

Google DeepMind and Isomorphic Labs introduce AlphaFold 3 AI model

AlphaFold 3 predicts the structure and interactions of all of life’s molecules

모든 생명은 단백질과 DNA와 같은 분자로 구성되어 있지만, 이 분자들은 단독으로 기능하는 것은 아니고 분자들 사이의 수백만 개의 조합에 의한 상호작용으로 생명을 형성하고 있습니다.

AlphaFold 3는 모든 생명분자의 구조와 상호작용을 예측하는 AI 모델로, 단백질과 다른 분자형과의 상호작용의 예측 정밀도가 기존 모델보다 50% 향상되고 있으며 상호작용의 중요 카테고리에 있어서는 100%의 정밀도 향상을 달성했다고 합니다.

AlphaFold 3는 광범위한 생명분자를 취급할 수 있게 되어, 생물재생가능한 재료나 회복력 있는 작물 연구에서 의약품 설계 및 게노믹스 연구에 이르기까지 폭넓은 분야에서 혁신을 이끌 가능성이 있습니다.

실제로 AlphaFold 3가 일반적인 감기의 원인 중 하나인 코로나 바이러스의 스파이크 단백질 구조 "7PNM"을 예측한 것이 아래 그림입니다. AlphaFold 3의 구조 예측 결과가 착색되어 실제 구조가 회색으로 표시되어 정확하게 일치하는 것을 볼 수 있습니다.

분자의 입력 목록이 주어지면 AlphaFold 3는 결합 3D 구조를 생성하고 분자가 어떻게 결합되는지 추측합니다. AlphaFold 3의 모델의 핵심은 AlphaFold 2의 심층 학습 아키텍처인 Evoformer 모듈의 개량판으로, 입력을 처리한 후에 이미지 생성과 같은 확산 네트워크를 사용하여 예측을 조립한다는 것. 확산 과정은 분산된 원자 상태에서 여러 단계를 거쳐 정확한 분자 구조로 수렴합니다.

반응형

아래 그림은 DNA 결합 단백질의 구조 "7R6R"의 예측 결과로, 핑크색으로 표시되어 있는 것이 DNA의 이중 나선이며, 청색이 단백질입니다. 회색으로 표시되는 진정한 분자 구조는 어려운 실험의 결과로 마침내 발견되었지만 AlphaFold 3의 예측은 진정한 분자 구조와 거의 완벽하게 일치합니다.

AlphaFold 3에서는 단백질에 결합하여 다양한 작용을 일으키는 리간드나 항체 등 의약품에 자주 사용되는 분자를 예측하는 의약품 설계 기능이 있습니다. 약물의 상호작용을 과거의 모든 모델을 능가하는 정확도로 예측할 수 있어 생체분자 구조 예측으로서 물리 기반의 툴을 넘는 최초의 AI 모델이 되었습니다.

아래 그림은 RNA 수식 단백질의 구조 "8AW3"을 예측한 것. 단백질이 청색, RNA 사슬이 보라색, 두 이온이 노란색으로 표시됩니다. 회색으로 표시된 실제 구조와 일치하는지 확인할 수 있습니다.

AlphaFold 3는 새롭게 공개된 연구 툴인  「AlphaFold Server」 를 통해 액세스 가능하고, 비영리 목적으로의 이용이라면 기능의 대부분을 무료로 사용 가능합니다. AlphaFold 3의 개발과 관련된 Isomorphic Labs는 이미 제약 회사와 협력하여 AlphaFold 3을 사용하여 새로운 치료법을 연구 중입니다.