تولید پروتئین‌های مصنوعی و مفید با کمک هوش مصنوعی ممکن شد

پروتئین‌ها برای سلول‌ها ضروری هستند و کارهای مهمی را برعهده دارند. دانشمندان و مهندسان در سال‌های اخیر بدنبال طراحی پروتئین مصنوعی برای انجام وظایف مختلف مانند درمان بیماری بوده‌اند و حالا تیمی از مهندسان توانسته‌اند یک هوش مصنوعی با چنین قابلیتی توسعه دهند.

این دستاورد مهندسان می‌تواند روی خدمات بهداشتی، کشاورزی و بخش انرژی تاثیرات زیادی داشته باشد. هوش مصنوعی توسعه پیدا کرده در دانشکده مهندسی مولکولی «Pritzker» دانشگاه «شیکاگو»، از کلان داده برای طراحی پروتئین‌های جدید استفاده می‌کند. این مقاله در ژورنال «Science» به چاپ رسیده است.

محققان با توسعه مدل‌های یادگیری ماشینی که می‌توانند اطلاعات پروتئین جمع آوری شده از دیتابیس ژنوم را مورد بررسی قرار دهند، به قوانین طراحی تقریبا ساده‌ای برای ساخت پروتئین‌های مصنوعی دست پیدا کردند. زمانی که این تیم پروتئین‌های مصنوعی را در آزمایشگاه تولید کرد، به این موضوع پی برد که آن‌ها می‌توانند فرایندهای شیمیایی را مشابه با پروتئین‌های موجود در طبیعت انجام دهند.

«راما رانگاناتان»، استاد بیوشیمی و بیولوژی مولکولی اعلام کرده:

«ما از این موضوع که چگونه یک فرایند ساده مانند تکامل می‌تواند منجر به چنین ماده‌ای با عملکرد بالا به عنوان پروتیئن شود، شگفت زده شده بودیم. ما متوجه شدیم که داده‌های ژنوم حاوی مقادیر عظیمی اطلاعات درباره قوانین پایه‌ای ساختار و عملکرد پروتئین هستند و ما توانستیم از آن‌ها برای ساخت پروتئین‌های خود استفاده کنیم.»

پروتئین‌ها از صدها یا هزاران اسید آمینه تشکیل شده‌اند و توالی این اسید آمینه‌ها، ساختار و عملکرد پروتئین را مشخص می‌کند. با این حال اطلاع از نحوه ساخت این توالی‌ها برای ایجاد پروتئین‌های جدید برای دانشمندان تبدیل به چالش شده بود. در روش‌های قبلی امکان شناسایی ساختار وجود داشت اما عملکرد آن‌ها چندان قابل تشخیص نبودند.

تیم جدید به این موضوع پی برد که در دیتابیس ژنوم اطلاعات زیادی از قوانین پایه‌ای ساختار و عملکرد پروتئین وجود دارد و مدل‌های ریاضی مبتنی بر این داده‌ها را توسعه داد. پس از این کار، از روش‌های یادگیری ماشینی برای دستیابی به اطلاعات جدید درباره قوانین پایه طراحی پروتئین‌ها استفاده شد.