ИИ предсказывает работу ферментов лучше

Прочитано: 71 раз(а)


ИИ предсказывает работу ферментов лучше, чем ведущие инструменты.

Новый инструмент искусственного интеллекта может предсказывать функции ферментов на основе их аминокислотных последовательностей, даже если ферменты не изучены или плохо изучены. Исследователи заявили, что инструмент искусственного интеллекта, получивший название CLEAN, превосходит ведущие современные инструменты по точности, надежности и чувствительности. Лучшее понимание ферментов и их функций было бы благом для исследований в области геномики, химии, промышленных материалов, медицины, фармацевтики и многого другого.

«Точно так же, как ChatGPT использует данные письменного языка для создания прогнозирующего текста, мы используем язык белков для прогнозирования их активности», — сказал руководитель исследования Хуймин Чжао, профессор химической и биомолекулярной инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне. «Почти каждый исследователь, работая с новой белковой последовательностью, хочет сразу знать, что делает этот белок . Кроме того, при создании химических веществ для любого применения — биологии, медицины, промышленности — этот инструмент поможет исследователям быстро определить нужные ферменты. для синтеза химикатов и материалов».

Исследователи опубликуют свои выводы в журнале Science и сделают CLEAN доступным в Интернете 31 марта.

С достижениями в области геномики многие ферменты были идентифицированы и секвенированы, но у ученых мало или совсем нет информации о том, что делают эти ферменты, сказал Чжао, член Института геномной биологии Карла Р. Вёзе в Иллинойсе.

Другие вычислительные инструменты пытаются предсказать функции ферментов . Как правило, они пытаются присвоить номер комиссии фермента — идентификационный код, указывающий, какую реакцию катализирует фермент, — путем сравнения запрошенной последовательности с каталогом известных ферментов и поиска похожих последовательностей. Однако эти инструменты не так хорошо работают с менее изученными или неизученными ферментами или с ферментами, которые выполняют несколько функций, сказал Чжао.

«Мы не первые, кто использует инструменты ИИ для прогнозирования числа комиссий ферментов, но мы первые, кто использует этот новый алгоритм глубокого обучения , называемый контрастным обучением, для прогнозирования функции ферментов. Мы обнаружили, что этот алгоритм работает намного лучше, чем ИИ. инструменты, которыми пользуются другие», — сказал Чжао. «Мы не можем гарантировать, что продукт каждого будет правильно предсказан, но мы можем получить более высокую точность, чем другие два или три других метода».

Исследователи экспериментально проверили свой инструмент с помощью вычислительных экспериментов и экспериментов in vitro. Они обнаружили, что инструмент может не только предсказывать функцию ранее не охарактеризованных ферментов, но и исправлять ферменты, неправильно помеченные ведущим программным обеспечением, и правильно идентифицировать ферменты с двумя или более функциями.

Группа Чжао делает CLEAN доступным в Интернете для других исследователей, стремящихся охарактеризовать фермент или определить, может ли фермент катализировать желаемую реакцию.

«Мы надеемся, что этот инструмент будет широко использоваться широким исследовательским сообществом», — сказал Чжао. «Благодаря веб-интерфейсу исследователи могут просто ввести последовательность в поле поиска, как в поисковой системе , и увидеть результаты».

Чжао сказал, что группа планирует расширить ИИ, лежащий в основе CLEAN, чтобы охарактеризовать другие белки, такие как связывающие белки. Команда также надеется на дальнейшую разработку алгоритмов машинного обучения, чтобы пользователь мог искать желаемую реакцию, а ИИ указывал на подходящий фермент для работы.

«Существует множество неописанных связывающих белков, таких как рецепторы и факторы транскрипции. Мы также хотим предсказать их функции», — сказал Чжао. «Мы хотим предсказать функции всех белков, чтобы мы могли знать все белки, которые есть в клетке, и лучше изучать или проектировать всю клетку для биотехнологии или биомедицинских приложений».

Чжао также является профессором биоинженерии, химии, биомедицинских и трансляционных наук Университета Иллинойса в Медицинском колледже Карла Иллинойса.

Статья называется «Прогнозирование функции фермента с использованием контрастного обучения».

ИИ предсказывает работу ферментов лучше



Новости партнеров