Вчені перетворили білки в музику і "написали" нові молекули

Опубликованно 29.06.2019 02:12

МОСКВА, 26 чер – РІА Новини. Біологи з MIT створили систему машинного навчання, яка вміє "читати" білкові молекули і перетворювати їх у музичні композиції, редагувати їх і створювати нові протеїни. Його опис представлено в журналі ACS Nano.

"У білків є свій власний мову, і ми не знаємо, як на нього говорити. Ми не розуміємо, що саме, наприклад, робить шовк — шовком, і які набори цих хімічних "слів" програмують певні функції у ферментах. Ми просто не розуміємо цей код", — розповідає Маркус Бюлер (Markus Buehler), професор MIT.

Навіть самі прості білки складаються з декількох сотень і тисяч амінокислот, часто закручених в складну тривимірну структуру. З цієї причини визначення того, як один білок буде взаємодіяти з іншим всередині організму, поки залишається вкрай складною обчислювальною задачею, з рішенням якої насилу справляються навіть суперкомп'ютери.

Вчені з МФТІ і США в 10 разів прискорили створення ліків від ракуБіологи і математики МФТІ і США навчили комп'ютер в 10 разів швидше передбачати те, як будуть взаємодіяти білки всередині клітин, що допоможе створенню ліків від раку і природжених хвороб.

Бюлер і його колеги зробили великий крок у напрямку вирішення цієї проблеми, створивши, як висловлюються самі біологи, систему штучного інтелекту, яка вміє "говорити мовою білків" і переводити його на мову, зрозумілу людині.

Всі білки, як зазначає вчений, складаються з двох десятків амінокислот, кожна з яких кодується певними послідовностями генетичних "букв"-нуклеотидів в ДНК людини і всіх інших живих істот. Кожна амінокислота унікальна по своїй структурі, а їх поєднання і взаємодії визначають те, як білкові молекули набувають тривимірну форму.

Вчені з MIT спробували перенести всі унікальні риси амінокислот у віртуальний світ, закодований кожну молекулу у вигляді особливого набору звуків, який відображає те, як влаштовані ці речовини і як їх атоми з'єднані один з одним. Ці записи виявилися схожі за звучанням на абстрактну або просто електронну музику.

"Прослуховуючи" різні білкові молекули, Бюлер і його колеги прийшли до висновку, що їх можна легко розрізняти і знаходити всередині них багато великі структурні складові, вже знайомі біологам і хімікам.

Це наштовхнуло їх на думку, що систему штучного інтелекту, створену ними для "конвертування" білків в музику, можна застосовувати і для того, щоб створювати нові молекули, роблячи своєрідні "ремікси".

Поки подібний підхід дозволяє вносити досить випадкові зміни в структуру білкових молекул, однак у найближчому майбутньому, як сподіваються вчені з MIT, їм вдасться натренувати машину таким чином, що вона зможе проводити спрямовану еволюцію ферментів і створювати нові типи корисних білків.

Крім штучного інтелекту в самому MIT, подібними дослідами може зайнятися будь-який бажаючий. Вчені підготували своєрідний білковий "синтезатор", додаток для смартфонів, що дозволяє "писати" нові білки і ділитися ними з вченими та оточуючими.

"Звичайно, нам все одно доведеться проводити експерименти – поки ми не можемо сказати, що саме буде робити новий варіант пептиду. Тим не менш, жодна інша методика не дозволяє отримувати нові білки так швидко, хоча ми і не маємо поняття про те, як це все працює", — каже біолог.

26 грудня 2018, 14:45Вчені з Росії провели першу "перепис" білків і жирів мамонта

Категория: Новости