Технологія на основі штучного інтелекту навчилася створювати білки з нуля
Вчені створили систему ШІ, яка здатна генерувати штучні ферменти з нуля. Під час лабораторних тестів деякі з цих ферментів працювали так само добре, як ті, що зустрічаються в природі, навіть якщо їхня штучно створена амінокислотна послідовність значно відрізнялася від будь-якого відомого природного білка.
Salesforce Research розробила програму штучного інтелекту під назвою ProGen, яка використовує передбачення наступної ланки для складання амінокислотних послідовностей у штучні білки, повідомляє UCSF.
Вчені заявили, що нова технологія може стати потужнішою, ніж технологія проєктування білків, яка отримала Нобелівську премію. Винахід прискорить розробку нових білків, які можна використовувати практично для будь-чого від терапевтичних засобів до деградуючого пластику.
«Штучні конструкції працюють набагато краще, ніж конструкції, створені під впливом еволюційного процесу», — сказав Джеймс Фрейзер, доктор філософії, професор біоінженерії та терапевтичних наук у Фармацевтичній школі UCSF.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Як ШІ навчали створювати білки
Щоб створити модель, вчені просто ввели амінокислотні послідовності 280 мільйонів різних білків усіх видів у модель машинного навчання та дали їй декілька тижнів на обробку інформації. Потім вони відкоригували модель, додавши в неї 56 000 послідовностей із п'яти сімейств лізоциму разом із певною контекстною інформацією про ці білки.
Модель швидко згенерувала мільйон послідовностей. Дослідницька група вибрала 100 з них, щоб протестувати, наскільки вони схожі на послідовності природних білків, а також наскільки натуралістичною була «граматика» та «семантика» амінокислот білків ШІ.
З цієї першої партії команда створила п'ять штучних білків для тестування у клітинах і порівняла їхню активність з ферментом, який міститься у білках курячих яєць, відомим як лізоцим курячого білка ( HEWL). Подібні лізоцими містяться також у людських сльозах, слині та молоці для захисту від бактерій і грибків.
Два штучні ферменти змогли зруйнувати клітинні стінки бактерій з такою ж активністю як HEWL, але їхні послідовності були лише на 18% ідентичні одна одній. Ці дві послідовності були приблизно на 90% і 70% ідентичні будь-якому відомому білку.
Лише одна мутація в природному білку може припинити його роботу. Проте в іншому раунді скринінгу команда виявила, що ензими, створені штучним інтелектом, виявляли активність, навіть якщо лише 31,4% їхньої послідовності нагадувало відомий природний білок.
Штучний інтелект навіть зміг дізнатися, як мають бути сформовані ферменти, просто вивчивши необроблені дані послідовності. Атомні структури штучних білків виглядали так, як вони мають виглядати, хоча послідовності не були схожі на природні.
Нагадаємо, що у нещодавньому дослідженні Йоркського університету йшлося про біологічні основи статевих відмінностей у захворюваннях, пов'язаних із ожирінням. Так, у чоловіків частіше, ніж у жінок, розвиваються захворювання, пов'язані з ожирінням, такі як серцево-судинні захворювання, резистентність до інсуліну та діабет.
