AlphaFold e la sua applicazione in campo biologico: da una sequenza amminoacidica a una struttura tridimensionale proteica grazie all'intelligenza artificiale

This thesis presents the AlphaFold software, a system that predicts the three-dimensional structure of a protein solely based on its amino acid sequence, using artificial intelligence. Successive versions of AlphaFold have improved the accuracy of protein structure predictions and enabled the modeling of their interactions with other biomolecules, such as proteins, ligands, ions, nucleic acids, and modified residues. In particular, the thesis discusses how AlphaFold has become a valuable tool in structural biology, highlighting examples such as its contribution to refining the experimental structure of the nuclear pore complex obtained through cryo-electron microscopy (cryo-EM). Furthermore, it examines how AlphaFold aids in the discovery of new enzymes, using as an example the study of enzymatic structures involved in the degradation of PET (polyethylene terephthalate), identified through the combined use of AlphaFold and X-ray crystallography.

Questa tesi presenta il software AlphaFold, un sistema che identifica la struttura tridimensionale di una proteina basandosi solo sulla sequenza amminoacidica grazie all’intelligenza artificiale. Le diverse versioni di AlphaFold hanno portato a una migliore accuratezza nella previsione delle strutture proteiche e alla possibilità di predire la loro interazione con altre biomolecole come altre proteine, ligandi, ioni, acidi nucleici e residui modificati. In particolare, viene discusso come l’utilizzo di AlphaFold sia di grande aiuto nella biologia strutturale presentando alcuni esempi come lo studio che ha consentito un miglioramento nella struttura sperimentale del poro nucleare ottenute tramite cryo-EM. Inoltre, verrà discusso come AlphaFold sia uno strumento utile per la ricerca di nuovi enzimi, utilizzando l’esempio dello studio di strutture enzimatiche associate alla decomposizione enzimatica del PET (Polietilene tereftalato) rilevate grazie alla combinazione di AlphaFold e la cristallografia a raggi X.