Wie Computer lernten, Proteine zu falten

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Ein Blatt Papier ist flach und unscheinbar. Doch unter den geschickten Händen eines Origami-Meisters beginnt es sich zu verwandeln. Aus präzisen Drehungen und Knicken entsteht eine Figur: ein graziler Kranich, eine winzige Maus oder eine elegante Blüte. Je nach Form kann die Figur auch eine bestimmte Funktion erfüllen: Ein Boot schwimmt auf dem Wasser, ein Flugzeug segelt durch die Luft.

So ähnlich verhält es sich auch mit den Proteinen in unserem Körper. Eine Kette aus Aminosäuren faltet sich zu genau den Strukturen, die nötig sind, um lebenswichtige Aufgaben zu erfüllen. Dafür braucht sie keinen Origami-Meister: Sie faltet sich selbst in kürzester Zeit und ohne Anleitung zu einer komplexen, dreidimensionalen Struktur zusammen. Dabei bestimmt die Reihenfolge der Aminosäuren, wie sich das Protein faltet und welche Funktion es erfüllt.

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• Die Vorhersage von Proteinstrukturen ist ein altes und grundlegendes Problem der biomedizinischen Forschung. Mit maßgeschneiderten Proteinen können Forscher außerdem neue Medikamente entwickeln.
• Der Biochemiker David Baker entwickelte ein Computerprogramm, das neuartige Proteine designen kann und erhielt dafür die Hälfte des Chemie-Nobelpreises.
• Die andere Hälfte ging an die Google-DeepMind-Forscher Demis Hassabis und John Jumper. Ihr KI-basiertes Programm AlphaFold kann die dreidimensionale Struktur von Proteinen aus der Aminosäuresequenz vorhersagen.

Forschung und Künstliche Intelligenz (KI)

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Die in diesem Jahr mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichneten Forscher David Baker, Demis Hassabis und John Jumper fanden Wege, die Faltung der Proteine zu entschlüsseln und zu kontrollieren. Die von ihnen genutzten Methoden basieren auf aufwendigen Computersimulationen und künstlicher Intelligenz. Es sei jedoch falsch, den Erfolg der Preisträger allein auf KI zurückzuführen, meint Petra Schwille, Direktorin für zelluläre und molekulare Biophysik am Max-Planck-Institut für Biochemie bei München. "Elementare Grundlage für ihren Erfolg sind Jahrzehnte von öffentlich finanzierter Forschung."

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