חוקרים יכולים כעת לקבל AI לעזור לסנתז חלבונים. (Ko_feja/e+/getty images)
סינתזת חלבונים חדשים -החיים הביולוגיים - הוא תחום מדעי בעל פוטנציאל עצום, ומודל AI שפותח לאחרונה מבטיח ליצור הוראות לחלבונים חדשים הרבה מעבר לאלה שנמצאים בטבע.
מדענים בארה"ב השתמשו במודל 3 (ESM3) אבולוציוני (ESM3) כדי לסנתז חלבון חדש בשם ESMGFP (חלבון פלורסנט ירוק), שחולק רק 58 אחוז מהחומר שלו עם קרוב משפחתו הקרוב ביותרTAGRFPו
זה המקבילה של 500 מיליון שנות אבולוציה שעובדת על ידי AI, צוות המחקר מעריך, והוא פותח את הדרך ליצירת חלבונים בהתאמה אישית שניתן לתכנן לשימושים ספציפיים, או לפתוח פונקציות נוספות מחלבונים קיימים.
"יותר משלושה מיליארד שנות אבולוציה הניבו דימוי של ביולוגיה המקודדת לחלל של חלבונים טבעיים,"לִכתוֹבהחוקרים, בראשות תומאס הייס, מייסד EvolutionaryScale בניו יורק, במאמרם שפורסם.
"כאן אנו מראים שמודלי שפה שהוכשרו בקנה מידה על נתונים אבולוציוניים יכולים לייצר חלבונים פונקציונליים שמרוחקים מחלבונים ידועים."
אני כל כך מתרגש לשתף את מה שעבדנו עליו@Evoscaleaiו ESM3 הוא מודל שפה רעולי פנים מולטי -מודאלית לתכנות ביולוגיה. הנה שרשור קצר על הארכיטקטורה שמאחורי ESM3. 🧵https://t.co/jldhyrapny
- תומאס הייז (@thayes427)25 ביוני 2024
ESM3 הוכשר על רצפי חלבון מרשימים של 3.15 מיליארדחומצות אמינובחלבון), 236 מיליון מבני חלבון (צורות התלת מימד שלהם), ו -539 מיליון הערות חלבון (תוויות תיאוריות).
על ידי איתור דפוסים באותם גבי נתונים עצומים, מודל ה- AI יכול להבין מה עובד ומה לא בבניית חלבונים ובתפקוד - באותה דרך שבה צ'טגט יכול לחבר שיר חדש שמתחרז לאחר שקרא מיליוני שירים שנכתבו על ידי בני אדם.
מה שהופך את ESMGFP במיוחד למיוחד הוא שהוא עובד: זה פלורסנט ממש כמו ה- TAGRFP היחסי שלו. חלבונים פלורסנטייםתן לכמה אורגניזמים של אוקיינוס את הזוהר שלהם, וישבו
"בחרנו בפונקציונליות של הקרינה מכיוון שקשה להשיג, קל למדידה ואחד המנגנונים היפים ביותר בטבע," הצוותכותבו
ה- AI מוריד הרבה מהניסוי והטעייה בתוך הוספת היכולת לחקור רחוק מחלבונים שאנו יודעים עליהם כרגע.
"ניתן לראות חלבונים כקיימים בתוך מרחב מסודר בו כל חלבון נשכב על ידי כל אחד אחר שנמצא אירוע מוטציה אחד רחוק", "לִכתוֹבהחוקרים. "מבנה האבולוציה מופיע כרשת במרחב זה, ומחבר בין כל החלבונים בדרך שהאבולוציה יכולה לקחת ביניהם."
כדי שהאבולוציה תתרחש, הצוות אומר שכל חלבון צריך להשתנות לזו הבאה ללא המערכת שהיא חלק מאבדת את הפונקציונליות הכללית שלו. מודל שפה מזהה חלבונים במרחב זה.
חלבונים שתוכננו על ידי ESM3 עדיין צריכים להיות מאומתים, לסנתז ולבדוק, מה שלוקח זמן, אך הצוות בטוח להתקדם כאן. בעתיד הלא מרוחק
"מודלים לשפת חלבון אינם פועלים במפורש בתוך האילוצים הפיזיים של האבולוציה, אלא במקום זאת יכולים לבנות באופן מרומז מודל של ריבוי הנתיבים הפוטנציאליים שיכולים היה ללכת"לְהַסבִּירו
המחקר פורסם במַדָעו
