AlphaFold

AlphaFold ist ein KI-System von Google DeepMind, das eines der ältesten ungelösten Probleme der Biologie geknackt hat: die Vorhersage der dreidimensionalen Struktur von Proteinen allein aus ihrer Aminosäuresequenz.

Proteine sind die Arbeitspferde der Zelle — sie katalysieren Reaktionen, transportieren Moleküle, bekämpfen Infektionen. Ihre Funktion wird durch ihre 3D-Faltung bestimmt, und diese Faltung experimentell zu ermitteln (etwa durch Röntgenkristallographie) dauert Monate bis Jahre pro Protein. Das „Protein Folding Problem" galt seit Christian Anfinsens Nobelpreis-Arbeit 1972 als eine der großen Herausforderungen der Naturwissenschaften.

AlphaFold2, vorgestellt im Dezember 2020 beim CASP14-Wettbewerb, löste das Problem mit einer Genauigkeit, die der experimentellen Messung ebenbürtig ist. Das System nutzt eine neuartige Architektur (Evoformer), die Sequenz-Alignments und paarweise Distanzvorhersagen kombiniert.

Die Auswirkungen sind enorm. DeepMind veröffentlichte 2022 die AlphaFold Protein Structure Database mit vorhergesagten Strukturen für über 200 Millionen Proteine — praktisch jedes bekannte Protein. Forschungsgruppen weltweit nutzen sie, um neue Medikamente zu entwickeln, Krankheiten zu verstehen und Enzyme für industrielle Prozesse zu designen.

Demis Hassabis und John Jumper erhielten 2024 den Nobelpreis für Chemie für diese Arbeit — ein historisches Signal, dass KI als Werkzeug der Naturwissenschaften angekommen ist.