AI diseñó proteínas que matan bacterias desde cero, y funcionan


rap«>Se ha encargado a una IA que cree proteínas con propiedades antimicrobianas. Luego, los investigadores crearon un subconjunto de proteínas y descubrieron que algunas hacían el trabajo.

Tecnología


26 de enero de 2023

proteínas, ilustración

Las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos.

CHRISTOPH BURGSTEDT/BIBLIOTECA DE FOTOS CIENTÍFICAS

Proteínas antimicrobianas diseñadas por IA que luego se probaron en la vida real y demostraron ser efectivas. El mismo enfoque podría usarse eventualmente para fabricar nuevos medicamentos.

Las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos. La secuencia de estos ácidos determina la forma y función de la proteína.

Ali Madani de Salesforce Research en California y sus colegas usaron IA para diseñar millones de nuevas proteínas y luego crearon una pequeña muestra para probar si funcionaban.

La IA, llamada ProGen, funciona de manera similar a las IA que pueden generar texto. ProGen ha aprendido a generar nuevas proteínas aprendiendo «la gramática» de cómo se combinan los aminoácidos a partir de 280 millones de proteínas existentes. En lugar de que los investigadores elijan un tema sobre el que escribir la IA, podrían especificar un grupo de proteínas similares en las que centrarse.

Madani dice que programaron controles en el proceso de IA para que no produjera «galimatías» de aminoácidos, pero para probarlo realmente, querían ver cómo las moléculas sugeridas actúan en las células. De los 100 que crearon físicamente, 66 participaron en reacciones químicas similares a las proteínas naturales que destruyen las bacterias en la clara de huevo y la saliva, lo que sugiere que también podrían matar bacterias.

Centrándose en las cinco proteínas para las que estas reacciones fueron más intensas, las combinaron con un Escherichia coli bacterias y vi dos destruirlo muy bien.

Luego, los investigadores tomaron imágenes de ellos con rayos X. Aunque sus secuencias de aminoácidos diferían hasta en un 30% de todas las proteínas existentes, sus formas casi coincidían con las proteínas naturales. James Fraser, de la Universidad de California en San Francisco, que formó parte del equipo, dijo que no estaba claro desde el principio que la IA pudiera descubrir cómo alterar tanto la secuencia de aminoácidos mientras producía la forma correcta.

“Era una especie de situación de ‘parece un pato, grazna como un pato’ y las radiografías confirmaron que él también caminaba como un pato”, dice Fraser. Se sorprendió al encontrar una proteína que funcionaba bien en la primera fracción relativamente pequeña de todas las proteínas generadas por ProGen que probaron.

Se podría usar un proceso similar para crear nuevas moléculas de prueba para el desarrollo de fármacos, aunque aún deberán probarse en el laboratorio, lo que lleva tiempo, dice Madani.

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