AI unapređuje dizajn proteina kroz funkcionalno usmjereno inženjerstvo

Napredak u dizajnu proteina donosi novu nadu za proizvodnju efikasnih protein-peptid linija i predviđanje njihovih potencijalnih funkcionalnosti. Tim Generate Biomedicines iz Massachusettsa razvio je veštačku inteligenciju (AI) koja može generisati izvodljive strukture proteina i predvideti njihove potencijalne funkcionalnosti.

U radu pod nazivom „Prosvetljavanje prostora proteina programabilnim generativnim modelom“, objavljenom u časopisu Nature, tim predstavlja Chromu, veštu i svestranu veštačku inteligenciju sposobnu da proizvodi raznovrsne proteine sa određenim svojstvima.

Proteini su aminokiselinski spojevi koji čine sve žive organizme, a obavljaju većinu funkcija neophodnih za život. Skoro svi farmaceutski lekovi ciljaju proteine u telu, a mnogi lekovi su sami proteini ili su proizvedeni uz pomoć proteina.

Sa proteinima kao osnovom zdravlja ljudi i farmaceutskih rešenja za bolesti, mogućnost stvaranja novih proteina sa specifičnim svojstvima mogla bi otključati niz novih ciljeva za lekove. Fleksibilnija kontrola nad proteinima mogla bi poboljšati bezbednost postojećih lekova i omogućiti tretmane za bolesti koje trenutno nemaju leka.

Jedinstvenost Chrome leži u njenoj programabilnosti, koja omogućava korisnicima da specificiraju razne osobine, od udaljenosti između aminokiselina do semantičkih specifikacija kroz klasifikatore.

Tim je izveo eksperimentalne validacione testove kako bi izazvao efikasnost Chrome u generisanju proteinskih dizajna koji se dobro izražavaju, pokazuju stabilno savijanje i strukturnu podudarnost sa nameravanim dizajnom.

Prema najkonkretnijoj proceni, Chrome je pokazala stopu uspeha od otprilike 3% u uspešnoj karakterizaciji i prečišćavanju proteina. Chrome je pokazala sposobnost u generisanju proteina sa raznovrsnim strukturama i svojstvima, rukovanju sa složenim oblicima i demonstriranju efikasnih dizajna, ističući njenu mogućnost prilagođenog inženjerstva proteina.

Mnoge neizlečive bolesti su takve da su proteinski ciljevi u telu previše složeni ili izazovni za vezivanje postojećim farmaceutskim proteinima. Rekonstruišući osobine koje su neophodne za vezivanje ciljanih proteinskih ciljeva kao polaznu tačku za generativnu proteinsku sintezu, istraživači bi mogli otkriti tretmane za hiljade bolesti. Trenutno se preduzimaju napori da se generišu nizovi izvodljivih proteinskih struktura i zatim traže potencijalna podudaranja ciljeva.

Mogućnosti koje pruža Chroma mogu preokrenuti fokus s generisanja izvodljivih proteinskih struktura na naglašavanje nameravane funkcionalnosti proteina i prisiljavanje strukturalne formacije da sledi tu nameravanu funkciju.

FAQ

Koje su osobine proteina?

Proteini su aminokiselinski spojevi koji obavljaju većinu funkcija u organizmima. Oni mogu imati razne osobine kao što su struktura, funkcija, redosled aminokiselina i interakcije sa drugim molekulima.

Šta je Chroma AI?

Chroma je veštačka inteligencija koja kombinuje strukturiranu difuziju za osnovne proteine sa skalabilnim molekulskim neuronskim mrežama za sintezu leđa i sveatomski dizajn proteina.

Koji je cilj istraživanja u oblasti dizajna proteina?

Cilj istraživanja u oblasti dizajna proteina je stvaranje novih proteina sa specifičnim svojstvima i funkcijama. To može otključati nove tretmane za bolesti i poboljšati postojeće terapije.