Inteligența artificială a izbucnit în lumea modernă. Ușurează mult viața oamenilor, dar are o continuare?
Enzimele sunt proteine complexe care provoacă anumite modificări chimice. Acţionează ca catalizatori biologici, accelerând aceste reacţii fără a fi epuizaţi. Ele sunt esențiale pentru toate funcțiile corpului, inclusiv digestia (ajută la descompunerea alimentelor pe care le consumăm, astfel încât organismul să le poată folosi), producerea de energie, replicarea ADN-ului și chiar coagularea sângelui.
Tehnologii Inteligența artificială
Exemple de enzime sunt amilaza (descompune amidonul în zaharuri și este prezent în salivă și pancreas), pepsina (descompune proteinele din stomac), ADN polimeraza (implicata în replicarea ADN-ului), creatinkinaza (ajută mușchii să producă energie) sau lactază (ajută la digestia lactozei din produsele lactate).
Pe lângă faptul că sunt extrem de importante pentru funcționarea organismului, au o gamă largă de aplicații în medicină și biotehnologie: de la teste medicale precum detectarea bolilor hepatice sau cardiace până la producția de hârtie (celulaza ajută la îmbunătățirea calității și reciclarea acesteia) și producția de biocombustibili. Acum, un grup de oameni de știință a reușit să creeze o enzimă care se hrănește cu deșeuri de plastic.
Inteligența artificială pentru a proiecta lucruri care nu se găsesc în natură
Echipa de oameni de știință responsabilă de experiment a reușit să rupă legătura eterică, care se formează prin unirea a două lanțuri de atomi de carbon prin intermediul unui atom de oxigen, unul dintre atomii de carbon adiacenți legându-se de al doilea atom de oxigen. Ele pot fi sparte prin adăugarea unei molecule de apă, lăsând un lanț de carbon atașat la o grupare alcool (COH) și celălalt la un acid organic (COOH).
Aceste legături apar într-o varietate de biomolecule, astfel încât pot fi manipulate de multe enzime. De asemenea, se găsesc într-o serie de polimeri plastici care sunt utilizați pe scară largă, astfel încât capacitatea de a rupe legăturile eterice are o valoare și un potențial mare.
Pentru a desfășura reacțiile, toate enzimele au un aminoacid cheie care se află într-un punct critic în raport cu pH-ul tipic al viețuitoarelor, ceea ce înseamnă că poate extrage un proton din apa din jurul său și îl poate transfera într-unul dintre aminoacizii din proteină. Pur și simplu ruperea unei legături chimice implică cel puțin patru etape distincte și necesită aranjarea mai multor aminoacizi în locul activ al enzimei cu precizie atomică.
Vestea bună este că AI poate proiecta o proteină care are configurația potrivită pentru a efectua unul dintre acești pași. Provocarea este realizarea tuturor celor patru pași. Oamenii de știință au început prin a folosi instrumente standard de proiectare a proteinelor, cum ar fi RFDiffusion, care utilizează o sămânță aleatorie pentru a genera diferite proteine de fond.
Cercetătorii au cerut RFDiffusion să se potrivească cu pozițiile medii ale aminoacizilor dintr-o familie de enzime de scindare a esterilor. Rezultatele au fost introduse într-o altă rețea neuronală, care a selectat aminoacizii astfel încât să formeze un buzunar care conține un ester care se descompune într-o moleculă fluorescentă, permițând urmăririi activității enzimei prin strălucirea sa.
Din cele 129 de proteine proiectate de program, doar două au fluorescent. Așa că echipa a decis că are nevoie de un alt IA. Aici intervine software-ul PLACER, care a fost antrenat prin analizarea tuturor structurilor cunoscute ale proteinelor legate de molecule mici și randomizarea unei părți a structurii acestora, forțând AI să învețe cum să readucă totul la o stare funcțională.
Transformat în inteligență artificială generativă, numărul de enzime cu activitate catalitică s-a triplat cu mult. Din păcate, toate aceste enzime s-au blocat după o singură reacție; nu a acționat ca un catalizator. Acest lucru i-a determinat pe cercetători să folosească PLACER pentru a selecta structuri care ar putea adopta o stare intermediară și să producă o rată mult mai mare de enzime reactive.
Două dintre ele, numite „super” și „win”, au trecut prin mai multe runde de reacții, iar echipa a reușit în sfârșit să creeze enzima. Cercetătorii au creat o enzimă a cărei activitate este similară cu cea a enzimelor produse de organisme vii reale și au arătat că ar putea folosi același proces pentru a dezvolta o esterază care poate scinda legăturile din PET, un plastic comun, notează studiul.
Publicat anterior: Ai de gând să cumperi o mașină folosită? Această parte a centură de siguranță este esențială pentru a nu fi înșelat.
