Вчені перетворили білки на музику і "написали" нові молекули

Дата публікації: 18 січня 2022 р.

Біологи з MIT створили систему машинного навчання, яка вміє "читати" білкові молекули та перетворювати їх на музичні композиції, редагувати їх та створювати нові протеїни. Його опис був представлений у журналі ACS Nano.

"Білки мають свою власну мову, і ми не знаємо, як нею говорити. Ми не розуміємо, що саме, наприклад, робить шовк — шовком, і які набори цих хімічних "слів" програмують певні функції в ферментах. Ми просто не розуміємо цей код", - розповідає Маркус Бюлер (Markus Buehler), професор MIT.

Навіть найпростіші білки складаються з кількох сотень і тисяч амінокислот, найчастіше закручених у складну тривимірну структуру. З цієї причини визначення того, як один білок взаємодіятиме з іншим усередині організму, поки залишається вкрай складним обчислювальним завданням, з вирішенням якого важко справляються навіть суперкомп'ютери.

Вчені досить давно мріють про створення алгоритмів, які б допомагали їм конструювати білкові молекули для вирішення конкретних практичних проблем, або змінювати структуру вже існуючих пептидів для того, щоб вони могли взаємодіяти з іншими молекулами. Відсутність розуміння того, як білкові ланцюжки згортаються в тривимірні молекули, заважає реалізації цієї мрії.

Бюлер і його колеги зробили великий крок у бік вирішення цієї проблеми, створивши, як висловлюються самі біологи, систему штучного інтелекту, яка вміє "розмовляти мовою білків" і перекладати його на "прислівник", більш зрозуміле людині.

Всі білки, як зазначає вчений, складаються з двох десятків амінокислот, кожна з яких кодується певними послідовностями генетичних "літер"-нуклеотидів у ДНК людини та всіх інших живих істот. Кожна амінокислота унікальна за своєю структурою, а їх поєднання та взаємодії визначають те, як білкові молекули набувають тривимірної форми.

Вчені з MIT спробували перенести всі унікальні риси амінокислот у віртуальний світ, закодувавши 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 схожими за своїм звучанням на абстрактну або просто електронну музику.

" Прослуховуючи " різні білкові молекули, Бюлер та її колеги дійшли висновку, що й можна легко розрізняти і знаходити у яких багато великі структурні складові, вже знайомі біологам і хімікам.

Якщо побачили помилку, виділіть її і натисніть Ctrl + Enter!