Новый искусственный интеллект, который называют «ChatGPT в биологии», смог разработать белок, не существующий в природе. При этом он способный выполнять биологическую функцию флуоресценции.
Модель, о которой идет речь, называется ESM3. Она была использована компанией EvolutionaryScale, разработчики которой опубликовали исследование об этом достижении в научной базе данных bioRxiv.
Компания образована бывшими сотрудниками Meta, ответственной за Facebook, а ESM3 — это языковая модель, подобная ChatGPT-4 от OpenAI. Программе было скормлено 2, 78 миллиарда различных белков с данными, включающими последовательность аминокислот, из которых состоит каждый из них, структуру (3D-форма белка) и функцию (то, что делает белок).
Создание нового белка
Чтобы заставить языковую модель (LLM) работать, исследователи спрятали случайные фрагменты информации о каждом белке и попросили ее предсказать, как будут выглядеть недостающие части. Некоторые ученые отмечают, что у предсказания языковых моделей есть ограничения, но альтернативой может стать использование рентгеновских лучей для поочередного картирования структур белков, что дорого и требует много времени. ИИ значительно ускоряет этот процесс.
Более того, ESM3 отличается от других — он использовал информацию о доступных ему белках, уникальные характеристики которых насчитывают 771 миллиард различных комбинаций, и смог сгенерировать белки с определенными функциями.
В данном случае нужной функцией была флуоресценция, эффект которой возникает, когда белку удается улавливать свет и испускать его на более высокой частоте волн, излучая зеленоватое свечение. Флуоресцентные белки важны для науки, поскольку они прикрепляются к определенным молекулам, чтобы ученые могли наблюдать за ними и изучать их.
ESM3 удалось сгенерировать 96 белков со структурами, которые, скорее всего, будут давать флуоресценцию. Ученые выбрали белки с наименьшим количеством общих последовательностей с природными флуоресцентными белками, чтобы проверить эффективность модели.
Хотя искусственный белок генерирует свечение в 50 раз слабее, чем природный, модель смогла поработать над результатом, чтобы усилить свечение, создав белок, не похожий ни на один из встречающихся в природе, получивший название esmGPF.
Итерации ИИ, по словам ученых, заняли считанные мгновения, на что эволюции потребовались бы миллионы лет — еще одно преимущество технологии в изучении биологии. Как сообщает источник.
