ІЇ вдалося створити штучні білки

Новини
25 липня 2020

ІЇ вдалося створити штучні білки

Далі

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Білки необхідні для життя клітин, виконуючи складні завдання і каталізуючи хімічні реакції. Вчені та інженери довгий час прагнули використовувати цю міць, створюючи штучні білки, які можуть виконувати нові завдання. Але багато процеси, призначені для створення таких білків, повільні і складні. В рамках прориву, який може мати наслідки для секторів охорони здоров’я, сільського господарства та енергетики, команда вчених розробила процес під управлінням ШІ, який використовує великі дані для розробки нових білків. Дослідження публікує журнал Science.

Розробляючи моделі машинного навчання, які можуть переглядати інформацію про білках, зібрану з баз даних геному, вчені знайшли відносно прості правила проектування для створення штучних замінників. Коли команда сконструювала штучні білки в лабораторії, вони виявили, що вони змагалися з тими, які зустрічаються в природі.

Ми всі задалися питанням, як простий процес, такий як еволюція, може призвести до такого високопродуктивної матеріалу, як білок. Ми виявили, що дані геному містять величезну кількість інформації про основні правила структури і функціонування білка, і тепер ми змогли створити правила природи, щоб самим створювати білки.

Рама Ранганатан, професор на кафедрі біохімії та молекулярної біології, Pritzker Molecular Engineering

Білки складаються з сотень або тисяч амінокислот, і ці амінокислотні послідовності визначають структуру і функцію білка. Але зрозуміти, як створити ці послідовності для створення нових білків, було непросто. Минула робота привела до методів, які можуть визначати структуру, але функція була невловимою.

За останні 15 років Ранганатан і його співробітники усвідомили, що бази даних геному, які ростуть в геометричній прогресії, містять величезну кількість інформації про основні правила структури і функціонування білка. Його група розробила математичні моделі на основі цих даних, а потім почала використовувати методи машинного навчання, щоб розкрити нову інформацію про основні правила проектування білків.

Для цього дослідження вони вивчили сімейство метаболічних ферментів хоризмат-мутазы, тип білка, який важливий для життя багатьох бактерій, грибів і рослин. Використовуючи моделі машинного навчання, дослідники змогли виявити прості правила проектування цих білків.

Модель показує, що тільки збереження в положеннях амінокислот і кореляції еволюції пар амінокислот достатньо для передбачення нових штучних послідовностей, які будуть мати властивості сімейства білків.

Зазвичай ми припускаємо, що для того, щоб щось збудувати, потрібно спочатку глибоко зрозуміти, як це працює. Але якщо у вас достатньо прикладів даних, ви можете використовувати методи глибокого навчання, щоб вивчити правила проектування, навіть якщо ви розумієте, як він працює або чому він побудований таким чином.

Рама Ранганатан, професор на кафедрі біохімії та молекулярної біології, Pritzker Molecular Engineering

Потім він і його співробітники створили синтетичні гени для кодування білків, клонували їх у бактерії і спостерігали, як бактерії потім виробляли синтетичні білки, використовуючи свої звичайні клітинні механізми. Вони виявили, що штучні білки мають ту ж каталітичну функцію, що і природні білки хоризмат-мутазы.

Оскільки правила проектування настільки прості, кількість штучних білків, які потенційно можуть створити дослідники, надзвичайно велика.

Хоча штучний інтелект розкрив правила проектування, Ранганатан і його працівники все ще не до кінця розуміють, чому моделі працюють. Вчені будуть працювати, щоб зрозуміти, як моделі прийшли до такого стану.

В той же час вони також сподіваються використовувати цю платформу для розробки білків, які можуть вирішувати нагальні соціальні проблеми, такі як зміна клімату. Ранганатан та доц. Професор Ендрю Фергюсон заснував компанію Evozyne, яка буде комерціалізувати цю технологію, застосовуючи її в енергетиці, довкіллю, каталіз та сільському господарстві.

Читати також

Подивіться на 3D-мапу Всесвіту: її складали 20 років і вона вже здивувала вчених

З’ясувалося, що коронавірус не дає клітинам розпізнавати його

В Омській області археологи знайшли кістки та зброя, якою 12 тисяч років

Источник

Описание admin

Рекомендуем прочесть

Tesla представить двофакторну аутентифікацію

Новини 16 серпня 2020 Tesla представить двофакторну аутентифікацію Далі Ильнур Шарафиев Редактор Ильнур Шарафиев Редактор …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *