原標(biāo)題:人工智能可從頭開始設(shè)計滅菌蛋白(主題)
同樣方法有望用于新藥研制(副題)
科技日報北京1月29日電 (記者劉霞)美國科學(xué)家在最新一期《自然·生物技術(shù)》雜志上發(fā)表論文指出,他們開發(fā)出一款新的人工智能(AI)工具ProGen,其能從頭開始設(shè)計出已被證明有效的抗菌蛋白質(zhì),最新方法有望用于研制新藥。
(資料圖片僅供參考)
蛋白質(zhì)由氨基酸鏈組成,這些氨基酸的順序決定了蛋白質(zhì)的形狀和功能。在最新研究中,加州生物技術(shù)初創(chuàng)公司Profiloent的研究人員使用AI,設(shè)計出了數(shù)百萬種新蛋白質(zhì),然后選取其中一些制成小樣本,以測試它們是否有效。
研究人員指出,ProGen的工作方式與能生成文本的AI相似。ProGen通過學(xué)習(xí)氨基酸如何結(jié)合形成2.8億種現(xiàn)有蛋白質(zhì),學(xué)會了如何生成新蛋白質(zhì)。而且,研究人員可讓ProGen專注于設(shè)計某一組類似的蛋白質(zhì),例如具有抗菌活性的蛋白質(zhì)。
科學(xué)家們對AI的設(shè)計過程進行了核查,使其不會讓氨基酸“胡言亂語”。他們也在真實細胞內(nèi)測試了AI設(shè)計出的分子樣本。結(jié)果表明,在他們基于AI設(shè)計創(chuàng)造出的100個分子中,66個參與了類似于天然蛋白質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),破壞了蛋清和唾液中的細菌,這表明這些新蛋白質(zhì)能殺死細菌。隨后,研究人員從中選出反應(yīng)最強烈的5種蛋白質(zhì),并將它們添加到大腸桿菌樣本內(nèi),結(jié)果其中兩種蛋白質(zhì)摧毀了細菌。
接下來,研究人員用X射線對這些蛋白質(zhì)進行了成像,結(jié)果表明,盡管這些蛋白質(zhì)的氨基酸序列與任何現(xiàn)有蛋白質(zhì)的差異高達30%,但它們的形狀幾乎與天然蛋白質(zhì)類似。研究人員說,類似的過程可用來研發(fā)藥物新分子以供測試。
總編輯圈點
作為有機大分子,蛋白質(zhì)是生命的重要物質(zhì)基礎(chǔ),毋庸置疑也是生命科學(xué)的重要研究對象。隨著人工智能技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的不斷滲透,蛋白質(zhì)相關(guān)研究成為人工智能“試水”的前沿陣地:從可以準(zhǔn)確預(yù)測蛋白質(zhì)靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)的“阿爾法折疊”,到首個嘗試解析蛋白質(zhì)動態(tài)構(gòu)象的人工智能方法,再到可以從頭開始設(shè)計新的蛋白質(zhì),甚至專注于設(shè)計一組類似的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域正在見證著人工智能應(yīng)用的快速迭代升級。
來源:科技日報
作者:劉霞
責(zé)任編輯:馮崢
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