AlphaFold 3 ist ein Modell künstlicher Intelligenz (KI) von Google DeepMind und Isomorphic Labs. Es sagt die dreidimensionale Anordnung von Biomolekülen voraus, und zwar nicht nur einzelner Proteine, sondern ganzer Komplexe. Beteiligt sein können Proteine, Desoxyribonukleinsäure (DNA), Ribonukleinsäure (RNA), kleine Wirkstoffmoleküle, Ionen und chemisch veränderte Aminosäuren. Die Arbeit von Josh Abramson und Kolleginnen und Kollegen erschien 2024 in Nature (DOI: 10.1038/s41586-024-07487-w).
Unterschied zu AlphaFold 2
AlphaFold 2 (2021) war auf Proteinketten und ihre Seitenketten spezialisiert. Es nutzte stark multiple Sequenzvergleiche, also verwandte Sequenzen aus der Evolution. AlphaFold 3 verarbeitet weniger Sequenzalignment. An die Stelle des Evoformer-Moduls tritt ein schlankerer Pairformer. Statt Aminosäure-Rahmen und Drehwinkeln sagt ein Diffusionsmodul direkt Atomkoordinaten voraus. So lassen sich unterschiedlichste Chemikalien in einem gemeinsamen Modell behandeln.
Diffusion bedeutet hier: Das Netz startet bei einer verrauschten Atomwolke und räumt sie schrittweise auf, bis eine plausible Struktur entsteht. Die Bedingung dafür ist die Sequenz- und Komponentenliste des Komplexes.
Wofür es genutzt wird
In der Wirkstoffforschung dient es der ersten Skizze, wie ein Ligand an ein Zielprotein sitzen könnte, wie Antikörper ein Antigen treffen oder wie Protein und Nukleinsäure zusammenfinden. Die Autoren berichteten auf Benchmarks höhere Treffsicherheit als viele spezialisierte Andock- und Nukleinsäureprogramme sowie als AlphaFold-Multimer bei Antikörper-Antigen-Paaren. Für die Routine bleibt die Vorhersage ein Startpunkt. Experimentelle Strukturen, freie-Energie-Rechnungen und Bindungsmessungen prüfen nach.
Zugang läuft über den AlphaFold Server und über Nachbauten wie OpenFold 3. Pharmafirmen trainieren Varianten zusätzlich mit internen Kristalldaten, weil öffentliche Komplexe mit Liganden knapp sind.
Limitations
Das Modell kennt keine echte Moleküldynamik. Es liefert Momentaufnahmen, keine Bewegungsfilme. Chirality, also Links- und Rechtsformen von Molekülen, wird nicht immer eingehalten. Es kann Wechselwirkungen erfinden (Halluzinationen). Sehr große Komplexe, seltene Pflanzensequenzen ohne Verwandte und die Wirkung einzelner Mutationen auf Bindung bleiben unsicher. Eine hohe Modellkonfidenz heißt nicht, dass der Ligand im Labor bindet oder ein Arzneimittel wirkt.
Kurz: AlphaFold 3 ist ein allgemeines Strukturwerkzeug für Molekülkomplexe. Es ersetzt weder Chemie im Labor noch klinische Prüfung.
