Ssylka

Сможет ли AI раскрыть тайны скрытых белков?

Применение генеративного искусственного интеллекта в биологии открывает новые возможности для декодирования белков – ключевых агентов клеточных процессов. Инструменты InstaNovo (IN) и InstaNovo+ (IN+), представленные 31 марта в журнале Nature Machine Intelligence, позволяют идентифицировать белковые последовательности, ранее ускользавшие от традиционных методов обнаружения.
Сможет ли AI раскрыть тайны скрытых белков?
Изображение носит иллюстративный характер

Белки, выступающие «рабочими лошадками» клеток, реализуют функции, заложенные в ДНК, но могут подвергаться модификациям и расщеплениям после синтеза, что приводит к появлению скрытых сегментов. Такие отклонения оказываются критичными для понимания механизмов рака, заболеваний и уникальных адаптаций, как, например, в почках скатов, позволяющих этим животным адаптироваться к переменам солёности воды.

InstaNovo использует архитектуру, схожую с GPT-4 от OpenAI, переводя спектральный «отпечаток» белков, полученный методом масс-спектрометрии, в последовательность аминокислот. В свою очередь, InstaNovo+ применяет диффузионную модель, устраняя шум и формируя ясное изображение молекулярной структуры, что позволяет реконструировать даже ранее неизвестные белковые сегменты.

Сравнение с традиционными методами, такими как поиск по базам данных и трансформерный декодер Casanovo, демонстрирует, что новые инструменты проявляют наилучшую эффективность в сложных задачах секвенирования. При тестировании на человеческих иммунных белках модель IN обнаружила примерно в три раза больше кандидатов, увеличив число выявленных пептидов с 10 000 до более чем 35 000, а IN+ – в шесть раз, что подтверждает преимущество их комбинированного применения.

Химик и специалист по белкам из Национального института стандартов и технологий в Гейтерсбурге, Мэриленд, Бенджамин Нили отмечает: «Эти инструменты приближают нас к,святому Граалю' массовой идентификации неизвестных белков». Химик по анализу белков из Dana-Farber Cancer Institute в Бостоне, Аманда Смейзерс, подчеркивает, что ИИ-секвенирование не заменяет поиск по базам данных, а служит важным дополнением для исследования причин, по которым некоторые виды рака вызывают резкое истощение мышечной массы.

Коавтор и специалист по вычислительной биоинженерии из Технического университета Дании в Лынгби, Константинос Калогеропулос, предупреждает о вероятном уровне ложноположительных результатов, оцениваемом примерно в 5%, что требует дополнительной проверки полученных данных. Разработчик Casanovo и исследователь протеомики из Университета Вашингтона в Сиэтле, Уильям Нобл, продолжает изучать оптимальные способы оценки эффективности новых ИИ-инструментов.

Новейшие модели вписываются в цепочку революционных достижений искусственного интеллекта в биологии, наряду с AlphaFold, изменившим подход к предсказанию сворачивания белков, и дизайном белков, удостоенным Нобелевской премии в 2024 году. Способность обнаруживать ранее неучтённые белковые сегменты обещает стать следующим крупным скачком в фундаментальных исследованиях, диагностике и разработке новых методов лечения.

Обучение моделей проводилось с использованием расширяющейся базы данных Proteome Tools, что позволяет предсказывать белковые сегменты, отсутствующие в традиционных каталогах. Комбинированное применение InstaNovo и InstaNovo+ значительно расширяет возможности секвенирования, открывая новые перспективы в изучении механизмов клеточной работы и адаптивных процессов в живых организмах.


Новое на сайте

17173Солнечный свет против вечных химикатов: открыт полный распад ПФАС 17172Полный анализ лучших умных колец 2025 года 17171Коллективный разум: как муравьи превзошли человеческую командную работу 17170Может ли алмаз быть тверже алмаза? 17169Почему общепринятые правила ухода за компьютером больше не работают? 17168Как знание раба и ботаническая тайна разрушили монополию на мускатный орех? 17167Почему так сложно определить первого представителя рода Homo? 17166Уникальная гробница рыцаря XIII века обнаружена под кафе-мороженым 17165Действительно ли ваша аллергия на пенициллин реальна и чем она опасна? 17164Сможет ли выдра-спасатель найти то, что недоступно лучшим ищейкам? 17163Неуклюжий триумф: первая в мире Олимпиада для роботов 17162Скрытый механизм зарождения жизни: первое видео имплантации эмбриона 17161Древний замысел: находка в Кении отодвигает историю мышления на 600 000 лет 17160Китайские хакеры атакуют Тайвань с помощью кастомизированного арсенала 17159Могли ли древние гоминиды мыслить стратегически почти 3 миллиона лет назад?