Генеративный ИИ раскрывает секреты ферментов, используя последовательности, эволюционировавшие в природе

Ферменты — замечательные биокатализаторы природы. Например, свечение светлячков в летнюю ночь обеспечивается ферментом люциферазой.

На молекулярном уровне ферменты — это сложные сети аминокислот. Гомологи ферментов, такие как люциферазы у разных видов, демонстрируют специфические эволюционные паттерны, важные для предсказания структур белков. Ключевой вопрос: как эти паттерны связаны с функцией ферментов?

Доктор Се и доктор Варшель стремятся расшифровать эту связь. Они рассматривают белки как язык из аминокислотных «букв» и разрабатывают генеративные инструменты ИИ по принципам, схожим с ChatGPT.

Их инструмент ИИ оценивает вероятность появления определённых последовательностей или мутаций в природе. Они обнаружили, что эта вероятность в первую очередь связана с каталитической активностью фермента, когда мутации происходят рядом с субстратом. Напротив, мутации в каркасе фермента в основном коррелируют со стабильностью белка. Эти идеи позволили успешно сконструировать несколько белков, включая люциферазу.

Доктор Варшель сказал: «Связь между эволюционной информацией и разнообразными функциями ферментов предполагает, что ферменты действительно являются многоуровневыми объектами. Это исследование может революционизировать наше понимание катализа и эволюции ферментов».

Исследование, опубликованное в журнале National Science Review, не только предлагает новые взгляды на катализ ферментов, но и обещает практическое применение в биотехнологии и других областях.