《科学》2021年度突破：人工智能驱动的蛋白质预测

近 50 年来，科学家们一直在努力解决自然界中最令人困惑的挑战之一，预测一串氨基酸在成为一种有效蛋白质时会折叠成的复杂3D形状。今年，科学家们已经证明了人工智能 (AI) 驱动的软件可以实现这一长期目标并预测数以千计的准确蛋白质结构。为了纪念这一壮举，《科学》杂志将人工智能驱动的蛋白质预测提名为2021年的年度突破。《科学》主编Holden Thorp在相关社论中写道：“这是两个方面的突破。”“首先，它解决了一个已经在待办事项清单上50年的科学问题。其次，它是一种改变游戏规则的技术，就像CRISPR或冷冻电镜一样，将大大加速科学发现。”蛋白质是生命的基石，它们的功能（几乎所有生物学过程的核心）都与其三维形状直接相关。曾经，确定蛋白质的结构是一个耗时且昂贵的过程，需要复杂的实验室分析。而且，虽然开发能够解决“蛋白质折叠问题”的计算机模型已经尝试持续了几十年，但准确的蛋白质预测一直困扰着研究人员，直到同时发表在《自然》和《科学》杂志上的两篇开创性论文分别提出了AlphaFold和RoseTTA-fold。这两种方法都证明了它们拥有着仅根据所含的氨基酸就能快速准确地预测各种复杂蛋白质结构的能力。更重要的是，这两个小组的作者都向研究人员免费提供了他们的数据，大大扩展了获取蛋白质结构的可及性。

年度突破的亚军包括了开发以对抗COVID-19的抗病毒药、介子的新测试、火星地震观测、从土壤中恢复古代人类DNA、CRISPR的体内应用、对早期人类发展的新见解，使用迷幻药物治疗PTSD，开发用于治疗传染病的实验室制造的单克隆抗体，以及聚变能源产生的进步。

《科学》数字媒体部门将很快提供相关视频。