Ензими є молекулярними машинами, що виконують хімічні реакції, необхідні для життя, і це привертає увагу багатьох учених. Наприклад, у нашому організмі є ензим, який допомагає контролювати рівень ацетилхоліну, щоб запобігти паралічу. Це надзвичайно важлива функція для нормального функціонування організму. Як повідомляє NewDay з посиланням на The Conversation, якби ензими могли швидко руйнувати пластик, вловлювати вуглекислий газ або знищувати ракові клітини так швидко, як це робить ацетилхолінестераза, науковці могли б вирішувати проблеми, які загрожують навколишньому середовищу та здоров’ю людства. Однак створення таких ензимів — задача не з простих.
Розробка нових ензимів вимагає неабияких зусиль через їх складну і нерегулярну структуру. Кожен ензим складається з великої кількості амінокислот, які повинні бути правильно розміщені, і навіть незначна помилка може сповільнити його функцію. На початковому етапі досліджень вчені намагалися покращити існуючі ензими, змінюючи амінокислотні послідовності, але цього було недостатньо, щоб збільшити швидкість реакцій. Це спонукало до пошуків нових підходів, і однією з найперспективніших технологій став метод, відомий як спрямована еволюція, в рамках якого науковці випадковим чином змінюють амінокислотні послідовності для покращення швидкості реакцій.
Проте цей підхід також має свої обмеження. Процес еволюції дуже трудомісткий і потребує великої кількості експериментів. Іноді, якщо немає вдалого вихідного ензиму, такий метод взагалі не працює. Чи можна створювати нові ензими з нуля, без використання природних молекул як основи? Виявляється, можна. Завдяки сучасним комп’ютерним технологіям, ензими можна створювати за допомогою програмного забезпечення, що значно полегшує цей процес. Перші спроби такого підходу використовували природні ензими як відправну точку, однак їхні характеристики були значно нижчими за ті, що зустрічаються в природі.
Прорив у цьому напрямку стався завдяки розвитку глибокого навчання. Вчені зуміли створити модель, яка дозволяє генерувати нові структури ензимів без необхідності використовувати природні молекули. Наприклад, дослідження, проведене командою, до якої належить автор, показало, що штучний інтелект, застосовуючи алгоритм RFdiffusion, здатний створювати молекули ензимів, що ідеально підтримують активні сайти. Це дозволяє значно прискорити процес розробки ензимів для вирішення важливих проблем, таких як переробка пластику та медичні застосування.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, чи варто боятися технологій, які можуть нас перевершити.
По темі
Як зупинити боротьбу з самим собою: корисні поради
