חלבון הוא מכונה תל מימדית, פעילה בגוף, אשר נוצרת כאשר שרשרת של חומצות אמינו מתקפלת לצורה מסויימת. החלבון מבוסס על קוד הפעלה המכונה די.אן.איי. (הוראות הרכבה), אשר העתק שלו המכונה אר.אן.איי. נכנס לתוך מפעל ייצור המכונה ריבוזום ובו נוצרות המכונות השונות הגוף שלנו (חלבונים שונים) כגון ראייה, שרירים, הורמונים וכד'. אם החלבון לא מתקפל כמו שצריך, לא תיווצר מכונה פעילה. שרשרת של חומצות אמינו הבונה את החלבון, תמיד תתקפל לאותה צורה בטבע. כמעט כל תפקוד שגופנו מבצע – התכווצות שרירים, חישה של אור, או הפיכת מזון לאנרגיה – ניתן לייחס לחלבון מסויים בגוף שלנו. ולכן החלבון הוא חיוני לקיום החיים.
אנחנו לא יודעים בדיוק איך סדר מסויים של חומצות אמינו (מולקולה), שיכולות להתקפל למספר דימיוני של אפשרויות, מתקפלות תמיד לאותו מבנה תלת מימדי. אם החלבון היה צריך "לנסות" את כל האפשריות, הקיפול היה לוקח זמן רב יותר מגיל היקום. אך החלבון מתקפל בשבריר שנייה וכל פעם לאותו מבנה.
הבנת המבנה התלת מימדי של החלבון יכולה לעזור לנו בחקר ואבחון מחלות הנגרמות על ידי ייצור של חלבונים שגויים (מוטציה בגן), כגון אלצהיימר, פרקינסון וסיסטיק פיברוזיס. בנוסף, הדבר יכול לתרום לפיתוח של תרופות המבוססות על קישור לחלבון פגום, כדי לעכב את פעולתו ולעצור את המחלה. בעתיד, הבנה של קיפול חלבונים תוכל גם לסייע בעיצוב חלבונים חדשים שלא קיימים בטבע. לדוגמה, פיתוח חלבונים שיזרזו פירוק מזהמים כמו פלסטיק, שמן ונפט.
לרוב, כדי לדעת מהו המבנה החלבון, צריך לעבור תהליך של גיבוש החלבון (להפוך אותו לגביש). הדבר נעשה ע"י הפיכת החלבון לגביש ולאחר מכן הקרנת הגביש בקרני רנטגן, מה שמאפשר לפענח את המבנה של החלבון. זהו תהליך מורכב, יקר וארוך. ולכן שימוש בכלים חישוביים במטרה לפענח את מבנה החלבון ללא הגיבוש, יכול לזרז ולהוזיל מאוד את התהליך.
לאחרונה, פותחה במעבדות גוגל, שיטה חישובית לחיזוי מבנה החלבונים המכונה AlphaFold . השיטה מבוססת על בינה מלאכותית בדומה לכלים חישוביים אחרים שפותחו בגוגל כמו משחק שח וזיהוי תמונות. מודל זה הצליח לייצר מבנים הרבה יותר מדויקים משיטות החיזוי הקיימות.
זהו הניסיון הראשון של גוגל להשתתף בתחרות של חיזוי קיפול חלבונים המכונה CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction) כלומר הערכה ביקורתית של חיזוי מבנה חלבון. זוהי תחרות שמתרחשת כל שנתיים מאז 1994 וגוגל הצטיינה בה. הצלחתה של גוגל יכולה לאפשר לחזות חלבונים, ולייצר חלבונים חדשים, מה שישנה את היכולות של המדע בפיתוח שיטות רפואיות וטיפולים מתקדמים.
