潘禺：在这迷人又壮美的科学领域，“中国玩家”能奋起直追吗？

　　【文/观察者网专栏作者 潘禺】

　　2016年3月，在观看了AlphaGo在围棋这一古老游戏中击败了人类世界冠军李世石后，DeepMind联合创始人德米斯·哈萨比斯回想起了自己本科时期的经历。

　　他当时玩过一个名为Foldit的游戏，玩家可以在游戏中将氨基酸链折叠成蛋白质结构，哪怕玩家对生物学一无所知，并不影响他们折叠蛋白质。如果DeepMind能用AI来模仿围棋大师的直觉，难道不能编写一个算法，用AI来模仿Foldit玩家的直觉吗？

　　模拟蛋白质折叠的游戏Foldit的界面

　　蛋白质折叠问题

　　蛋白质折叠是一个迷人的问题。

　　一张纸，在没有折叠前，不过是压扁的木浆。当你折叠这张纸，就能产生各种功能。比如折成飞机，那么纸飞机就能被投掷并滑行，供孩子们娱乐。而如果折成灯笼，就能在中秋节赏玩，表达团圆的美好寓意。

　　地球上已知的蛋白质，是拥有数亿种不同形状的分子，每一种都执行特定的生物学功能。血红蛋白和肌红蛋白在肌肉和身体中运输氧气，角蛋白赋予头发、指甲和皮肤结构，胰岛素使葡萄糖进入细胞转化为能量。这些功能，通常由蛋白质的形状或结构定义。一串氨基酸分子，在没有自发折叠成其固有形状之前，就没有功能。

　　一个细胞将称为氨基酸的小分子串联成多肽链，这就是制造蛋白质的过程。细胞如何选择氨基酸，取决于DNA提供的底层指令集。多肽链一旦组装好，在极短的时间，千分之一秒内，会弯曲、再弯曲，精确地折叠成蛋白质的最终三维形状，随后离开分子装配线，立即去执行它的生物学工作。

　　图为核糖体使用信使RNA模板制造蛋白质

　　如果蛋白质执行这种折叠过程出了差错，错误折叠或解缠，就可能导致毒性和细胞死亡。许多疾病，如镰状细胞性贫血，就是由错误折叠的蛋白质引起的。错误折叠的蛋白质聚集成团，是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的标志。

　　已知的蛋白质结构可以分为四个层次。

　　一级结构可以理解为一条线性的字符串。基本组成单元是一个个的氨基酸，即一个个的字母。常见的氨基酸只有20种，所以一级结构的字符串通常只包含20种字母，不包含的6种字母是BJOUXZ。二级结构就是在一级结构的字符串的基础上，肽链进行折叠变换，形成一种局部的三维结构。三级结构就是把多个二级结构拼接到一起，折叠成一个完整的蛋白质三维结构。四级结构就是多个三级结构分子组合成一个复合物。