|
Искусственный интеллект позволяет создавать новые белки
|
|
|
|
Искусственный интеллект (ИИ) открыл новые возможности для разработки индивидуальных белков для решения любых задач, от медицинских до экологических. Исследовательская группа из Байройтского университета под руководством профессора доктора Бирте Хёккер успешно применила компьютерную модель обработки естественного языка для исследования белков. Совершенно независимо модель ProtGPT2 конструирует новые белки, которые способны к стабильной укладке и могут брать на себя определенные функции в более крупных молекулярных контекстах. Модель и ее потенциал научно подробно описаны в Nature Communications. Естественные языки и белки на самом деле похожи по структуре. Аминокислоты образуют множество комбинаций, образуя структуры, выполняющие определенные функции в живом организме, подобно тому, как слова образуют предложения в различных комбинациях, выражающих определенные факты.
|
|
|
|
Поэтому в последние годы было разработано множество подходов к использованию принципов и процессов, управляющих компьютерной обработкой естественного языка в исследованиях белков. «Обработка естественного языка достигла необычайного прогресса благодаря новым технологиям искусственного интеллекта. Сегодня модели обработки языка позволяют машинам не только понимать осмысленные предложения, но и сами генерировать их. Такая модель стала отправной точкой нашего исследования. около 50 миллионов последовательностей природных белков, моя коллега Ноэлия Ферруз обучила модель и позволила ей самостоятельно генерировать белковые последовательности. Теперь она понимает язык белков и может творчески его использовать. Мы обнаружили, что эти творческие конструкции следуют основным принципам природных белков», — говорит профессор д-р Бирте Хёкер, руководитель группы белкового дизайна в Университете Байройта.
|
|
|
Модель обработки языка, перенесенная в эволюцию белков, называется ProtGPT2. Теперь его можно использовать для конструирования белков, которые приобретают стабильную структуру в результате укладки и постоянно функционируют в этом состоянии. Кроме того, байройтские биохимики в ходе сложных исследований выяснили, что модель может даже создавать белки, не встречающиеся в природе и, возможно, никогда не существовавшие в истории эволюции. Эти открытия проливают свет на неизмеримый мир возможных белков и открывают двери для их разработки новыми и неизведанными способами. Есть еще одно преимущество: большинство белков, созданных до сих пор de novo, имеют идеализированную структуру. Прежде чем такие структуры смогут получить потенциальное применение, они обычно должны пройти сложный процесс функционализации — например, путем вставки расширений и полостей — чтобы они могли взаимодействовать с окружающей средой и выполнять точно определенные функции в более крупных системных контекстах. ProtGPT2, с другой стороны, генерирует белки, которые врожденно имеют такие дифференцированные структуры и, таким образом, уже функционируют в соответствующем окружении.
|
|
|
|
«Наша новая модель — еще одна впечатляющая демонстрация системного сходства дизайна белков и обработки естественного языка. Искусственный интеллект открывает очень интересные и многообещающие возможности использования методов обработки языка для производства специализированных белков. Мы надеемся, что в Байройтском университете чтобы таким образом внести свой вклад в разработку инновационных решений для биомедицинских, фармацевтических и экологических проблем», — говорит профессор д-р Бирте Хёкер.
|
|
|
|
Источник
|
