Tehnologia bazată pe inteligență artificială poate genera proteine originale

Oamenii de știință au creat un sistem de inteligență artificială (AI) capabil să genereze enzime artificiale de la zero. În testele din laborator, unele dintre aceste enzime au funcționat la fel de bine ca cele din natură, chiar și atunci când secvențele lor de aminoacizi artificial generați s-au diferențiat semnificativ de orice proteine cunoscute din natură.
Studiul a fost realizat de către Salesforce Research și programul AI, numit ProGen, folosește prezicerea următorului simbol (next-token prediction) pentru a asambla secvențe de aminoacizi în proteine artificiale. Cercetătorii susțin că această nouă tehnologie ar putea fi mai puternică decât evoluția direcționată, premiată cu Nobel, și ar putea revitaliza domeniul de 50 de ani al ingineriei proteice, accelerând dezvoltarea de noi proteine care pot fi folosite pentru aproape orice, de la terapii la degradarea plasticului.


Pentru a crea modelul, cercetătorii au furnizat secvențele de aminoacizi ale a 280 de milioane de proteine diferite în modelul de învățare automată și l-au lăsat să proceseze informațiile timp de câteva săptămâni. Apoi, au calibrat modelul prin alimentarea cu 56.000 de secvențe din cinci familii de licozime, împreună cu o informație contextuală despre aceste proteine. Modelul a generat rapid un milion de secvențe din care echipa de cercetare a selectat 100 pentru a fi testate, bazându-se pe gradul de asemănare cu secvențele proteinelor naturale.

Din primul lot de 100 de proteine, echipa a creat cinci proteine artificiale pentru a fi testate în celule și a comparat activitatea lor cu o enzimă găsită în albușuri, cunoscută sub numele de licozimă din albușul de ou de găină (HEWL). Licozime similare se găsesc în lacrimi, saliva și lapte umane, unde asigură protecția împotriva bacteriilor și fungilor.

Două dintre enzimele artificiale au reușit să distrugă bacteriile asemănător HEWL. Totodată, aceste proteine artificiale au arătat activitate și atunci când mai puțin de jumătate din secvența lor se asemăna cu vreo proteină cunoscută din natură.

Concluzia acestui studiu este că AI-ul poate învăța reguli și structuri complexe, cum ar fi cele ale proteinelor, prin analizarea unui volum mare de informații. Acest studiu deschide calea pentru o nouă era a proiectării proteinelor, cu aplicații terapeutice potențiale și posibilitatea de a crea proteine care să aibă proprietăți specifice, cum ar fi stabilitate termică sau toleranță la mediile acide.

sursa: Science Daily