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 ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

UBTECH и FAW-Volkswagen испытают человекоподобных роботов на автомобильных заводах

UBTECH и FAW-Volkswagen испытают человекоподобных роботов на автомобильных заводах

RedMagic 12 Pro+ получит жидкостное охлаждение с RGB-подсветкой

RedMagic 12 Pro+ получит жидкостное охлаждение с RGB-подсветкой

NASA исследует загадочную лунную яму в поисках подземной пещеры

NASA исследует загадочную лунную яму в поисках подземной пещеры