Интеллект придумывает белки

Многие слышали, а любители соцсетей пользовались алгоритмом DALL-E 2, который создает реалистичные изображения по их кратким описаниям. Недавно группа ученых во главе с исследователями Массачусетского технологического института модифицировала этот обучаемый алгоритм так, чтобы он мог предсказывать последовательности аминокислот, которые дадут белки с определенными качествами. Работой руководил глава лаборатории атомной и молекулярной механики профессор Маркус Бюлер (Markus Buehler). Статья об исследовании недавно вышла в журнале Chem.

Цепочки аминокислот, которые сворачиваются в трехмерные структуры, однозначно определяют механические свойства белка. ИИ давно научился их предсказывать. Обратная задача — выбрать цепи по заданным свойствам — гораздо сложнее. Для ее решения исследователи применили математические модели, учитывающие дальние взаимодействия аминокислот.

Программа способна придумать миллионы протеинов всего лишь за несколько дней. Белки, которые не существуют в природе, разработчики намерены использовать для создания материалов с нужными механическими свойствами, такими как жесткость и гибкость. Профессор уверен, что новый алгоритм также прояснит скрытые природные закономерности. По его словам, программа «поможет понять язык жизни, позволяющий ДНК кодировать аминокислоты».

Ученые косвенно проверили алгоритм сравнением «вычисленных» белков с уже известными, обладающими похожими на предполагаемые свойствами. Совпадение аминокислотных последовательностей достигало 50–60%. Это дает уверенность в возможности синтезировать новые протеины.

Сейчас ученые экспериментально проверяют свойства некоторых новых белков. Исследователи полагают, что смогут заменить отдельные керамические материалы, а также многие полимеры, получаемые из нефтепродуктов. Белки, к примеру, пригодятся для создания упаковки для пищевых продуктов, которая надежно сохраняет и механически защищает их. Авторы также намерены модифицировать алгоритм с тем, чтобы предсказанные протеины удовлетворяли другим критериям, например биологическим или медицинским.