Модель искусственного интеллекта сымитировала полмиллиарда лет молекулярной эволюции, чтобы создать код ранее неизвестного белка, пишет Live Science. Ученые считают, что новый светящийся белок, подобный тем, что встречаются у медуз и кораллов, может помочь в разработке новых лекарств. Научная статья вышла в Science.
Белки — это одна из основных составляющих жизни, выполняющая различные функции в организме, такие как построение мышц и борьба с болезнями. Белки состоят из цепочек молекул, называемых аминокислотами, последовательность которых задается генами. Чтобы ESM3 могла понять белки, исследователи вводили в модель информацию о ключевых свойствах белков: аминокислотной последовательности, структуре и функции в виде ряда букв.
Смоделированная молекула, названная esmGFP, существует только в виде компьютерного кода, но содержит план ранее неизвестного типа зеленого флуоресцентного белка.
Последовательность, определяющая esmGFP, лишь на 58% схожа с ближайшим известным флуоресцентным белком — вариантом, найденным у анемонов Entacmaea quadricolor. Остальная часть последовательности уникальна и потребовала бы для естественного возникновения 96 различных генетических мутаций, что заняло бы более 500 миллионов лет. ЕsmGFP и ИИ-модель ESM3, создавшую его, представили исследователи из компании EvolutionaryScale.
ESM3 заполняет пробелы в неполном коде, предоставленном исследователями, быстро «перебирая» разные пути, варианты и этапы.
«Мы обнаружили, что ESM3 осваивает основы биологии и может генерировать функциональные белки за пределами пространства, исследованного эволюцией», — говорит Алекс Райвз, соавтор исследования и соучредитель EvolutionaryScale.
Команда обучала ESM3 на данных о 2,78 миллиардах белков, существующих в природе. Затем исследователи случайным образом скрывали части белка, и ESM3 заполняла пробелы, основываясь на полученных знаниях.
Тиффани Тейлор, эволюционный биолог из Университета Бата (Великобритания), рецензируя исследование, отметила: «ИИ-модели, такие как ESM3, позволят сделать прорыв в инженерии белков. Однако попытки смоделировать 500 миллионов лет эволюции сосредоточены на отдельных белках и не учитывают многочисленные стадии естественного отбора, которые в конечном итоге создают жизнь. Инженерия белков, управляемая ИИ, вызывает интерес, но возможно, мы слишком самонадеянны, предполагая, что сможем превзойти те процессы, которые природа оттачивала миллионы лет».
Как настраивать вручную «молекулярные машины»: дизайн белков и будущее биохимии
Создана нейросеть для замедления старения и омоложения клеток: подробности от OpenAI