Искусственный интеллект научился создавать жизнеспособные белковые последовательности

Ученые спроектировали и обучили нейросеть, которая смогла сгенерировать эффективные и жизнеспособные ферменты, многие из которых не имеют природных аналогов. Структура большинства образцов в корне отличается от изученных и используемых последовательностей.

Искусственный интеллект научился создавать жизнеспособные белковые последовательности

Исследователи разработали систему искусственного интеллекта, которая может создавать искусственные ферменты с нуля. В лабораторных экспериментах некоторые из этих ферментов продемонстрировали эффективность, сравнимую с природными ферментами, даже когда их искусственно созданные аминокислотные последовательности сильно отличались от любого известного природного белка.

Эксперимент показывает, что обработка естественного языка, изначально созданная для чтения и написания языковых текстов, может уловить некоторые фундаментальные концепции биологии. Программа искусственного интеллекта, известная как ProGen, была разработана Salesforce Research и использует предсказание следующего маркера для создания искусственных белков из аминокислотных последовательностей.

Ученые заявили, что новая технология может стать более мощной, чем направленная эволюция, получившая Нобелевскую премию технология проектирования белков, и она оживит 50-летнюю область белковой инженерии, ускорив разработку новых белков, которые можно использовать почти для всех. что угодно, от терапии до деградации пластика.

Чтобы создать модель, ученые просто загрузили аминокислотные последовательности 280 миллионов различных белков всех видов в модель машинного обучения и дали ей переварить информацию в течение нескольких недель. Затем они доработали модель, добавив в нее 56 000 последовательностей из пяти семейств лизоцимов, а также некоторую контекстуальную информацию об этих белках.

Модель быстро сгенерировала миллион последовательностей, и исследовательская группа выбрала 100 для тестирования, основываясь на том, насколько они похожи на последовательности природных белков, а также на то, насколько натуралистичны "грамматика" и "семантика" аминокислот, лежащих в основе белков ИИ.

Из этой первой партии из 100 белков, которые были проверены в пробирке Tierra Biosciences, команда сделала пять искусственных белков для тестирования в клетках и сравнила их активность с ферментом, обнаруженным в белках куриных яиц, известным как лизоцим куриного яйца.

Два искусственных фермента были способны разрушать клеточные стенки бактерий с активностью, сравнимой с HEWL, однако их последовательности были идентичны друг другу лишь примерно на 18%. Две последовательности были примерно на 90% и 70% идентичны любому известному белку.

Всего одна мутация в природном белке может заставить его перестать работать, но в другом раунде скрининга команда обнаружила, что ферменты, созданные искусственным интеллектом, проявляли активность, даже когда всего 31,4% их последовательности напоминали любой известный природный белок.

ИИ даже смог узнать, как должны формироваться ферменты, просто изучив необработанные данные о последовательности. Атомные структуры искусственных белков, измеренные с помощью рентгеновской кристаллографии, выглядели именно так, как должны, хотя последовательности были такими, каких раньше не видели.

По словам авторов работы, дальнейшее развитие технологии может создать условия для фармацевтической революции.

Читайте также

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Отказ от сахара – не панацея: показатели сердца и веса за полгода не улучшились

Отказ от сахара – не панацея: показатели сердца и веса за полгода не улучшились

Названа реальная продолжительность тренировок, чтобы снизить риск инфаркта на треть

Названа реальная продолжительность тренировок, чтобы снизить риск инфаркта на треть

Искусство возрастом 40 000 лет: фигурки птиц ледникового периода найдены в Германии

Искусство возрастом 40 000 лет: фигурки птиц ледникового периода найдены в Германии

Дронт «разрушил» миф о собственной глупости: нейробиологи раскрыли тайны мозга истребленной птицы

Дронт «разрушил» миф о собственной глупости: нейробиологи раскрыли тайны мозга истребленной птицы

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

Думскроллинг: почему так трудно перестать читать плохие новости?

Думскроллинг: почему так трудно перестать читать плохие новости?

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Математическая модель описала, как горит самовоспламеняющееся топливо

Математическая модель описала, как горит самовоспламеняющееся топливо

NASA заменяло модемы в ноутбуках для МКС на единый космический разъем питания

NASA заменяло модемы в ноутбуках для МКС на единый космический разъем питания

Ученые создали кетчуп с белком из микроводорослей Chlorella vulgaris

Ученые создали кетчуп с белком из микроводорослей Chlorella vulgaris

Складной смартфон Vertu Alpha Fold за 770 тысяч рублей разобрали и нашли возможное родство с Nubia

Складной смартфон Vertu Alpha Fold за 770 тысяч рублей разобрали и нашли возможное родство с Nubia