Викас Нанда провел более двух десятилетий, изучая тонкости белков, очень сложных веществ, присутствующих во всех живых организмах. Ученый из Рутгерса давно размышлял о том, как уникальные структуры аминокислот, из которых состоят белки, определяют, станут ли они чем-либо, от гемоглобина до коллагена, а также о последующем загадочном этапе самосборки, когда только определенные белки объединяются вместе, образуя еще более сложные вещества. .
Итак, когда ученые захотели провести эксперимент, в котором человек — обладающий глубоким интуитивным пониманием белкового дизайна и самосборки — противопоставили бы предсказательные способности компьютерной программы с искусственным интеллектом, Нанда, исследователь из Центра перспективных исследований Биотехнология и медицина (CABM) в Rutgers была одной из тех, кто возглавлял список.
Теперь результатов, позволяющих увидеть, кто или что может лучше предсказать, какие белковые последовательности будут комбинироваться наиболее успешно, нет. Нанда вместе с исследователями из Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе и коллегами со всей страны сообщает в Химия природы что битва была близкой, но решающей. Соревнование Нанды и нескольких его коллег с программой искусственного интеллекта (ИИ) было незначительно выиграно компьютерной программой.
Ученые глубоко заинтересованы в самосборке белков, потому что они считают, что лучшее понимание этого может помочь им разработать множество революционных продуктов для медицинского и промышленного использования, таких как искусственная человеческая ткань для ран и катализаторы для новых химических продуктов.
«Несмотря на наш обширный опыт, ИИ справился с несколькими наборами данных так же хорошо или даже лучше, демонстрируя огромный потенциал машинного обучения для преодоления человеческого предубеждения», — сказал Нанда, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии в Rutgers Robert Wood Johnson Medical. Школа.
Белки состоят из большого количества аминокислот, соединенных друг с другом. Цепи складываются, образуя трехмерные молекулы сложной формы. Точная форма каждого белка вместе с содержащимися в нем аминокислотами определяет то, что он делает. Некоторые исследователи, такие как Нанда, занимаются «белковым дизайном», создавая последовательности, которые производят новые белки. Недавно Нанда и группа исследователей разработали синтетический белок, который быстро обнаруживает VX, опасный нервно-паралитический агент, и может проложить путь к новым биосенсорам и методам лечения.
По причинам, которые в значительной степени неизвестны, белки будут самособираться с другими белками, образуя суперструктуры, важные в биологии. Иногда кажется, что белки следуют определенному замыслу, например, когда они самособираются в защитную внешнюю оболочку вируса, известную как капсид. В других случаях они самособираются, когда что-то идет не так, образуя смертоносные биологические структуры, связанные с такими разнообразными заболеваниями, как болезнь Альцгеймера и серповидно-клеточная анемия.
«Понимание процесса самосборки белка имеет основополагающее значение для достижения прогресса во многих областях, включая медицину и промышленность», — сказал Нанда.
В ходе эксперимента Нанде и пяти другим коллегам дали список белков и попросили предсказать, какие из них могут самособираться. Их прогнозы сравнивались с прогнозами, сделанными компьютерной программой.