蛋白質(zhì)由氨基酸鏈組成。圖片來(lái)源：《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站

美國(guó)科學(xué)家在最新一期《自然·生物技術(shù)》雜志上發(fā)表論文指出，他們開(kāi)發(fā)出一款新的人工智能（AI）工具ProGen，其能從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)出已被證明有效的抗菌蛋白質(zhì)，最新方法有望用于研制新藥。

蛋白質(zhì)由氨基酸鏈組成，這些氨基酸的順序決定了蛋白質(zhì)的形狀和功能。在最新研究中，加州生物技術(shù)初創(chuàng)公司Profiloent的研究人員使用AI，設(shè)計(jì)出了數(shù)百萬(wàn)種新蛋白質(zhì)，然后選取其中一些制成小樣本，以測(cè)試它們是否有效。

研究人員指出，ProGen的工作方式與能生成文本的AI相似。ProGen通過(guò)學(xué)習(xí)氨基酸如何結(jié)合形成2.8億種現(xiàn)有蛋白質(zhì)，學(xué)會(huì)了如何生成新蛋白質(zhì)。而且，研究人員可讓ProGen專(zhuān)注于設(shè)計(jì)某一組類(lèi)似的蛋白質(zhì)，例如具有抗菌活性的蛋白質(zhì)。

科學(xué)家們對(duì)AI的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了核查，使其不會(huì)讓氨基酸“胡言亂語(yǔ)”。他們也在真實(shí)細(xì)胞內(nèi)測(cè)試了AI設(shè)計(jì)出的分子樣本。結(jié)果表明，在他們基于AI設(shè)計(jì)創(chuàng)造出的100個(gè)分子中，66個(gè)參與了類(lèi)似于天然蛋白質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，破壞了蛋清和唾液中的細(xì)菌，這表明這些新蛋白質(zhì)能殺死細(xì)菌。隨后，研究人員從中選出反應(yīng)最強(qiáng)烈的5種蛋白質(zhì)，并將它們添加到大腸桿菌樣本內(nèi)，結(jié)果其中兩種蛋白質(zhì)摧毀了細(xì)菌。

接下來(lái)，研究人員用X射線對(duì)這些蛋白質(zhì)進(jìn)行了成像，結(jié)果表明，盡管這些蛋白質(zhì)的氨基酸序列與任何現(xiàn)有蛋白質(zhì)的差異高達(dá)30%，但它們的形狀幾乎與天然蛋白質(zhì)類(lèi)似。研究人員說(shuō)，類(lèi)似的過(guò)程可用來(lái)研發(fā)藥物新分子以供測(cè)試。

總編輯圈點(diǎn)

作為有機(jī)大分子，蛋白質(zhì)是生命的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，毋庸置疑也是生命科學(xué)的重要研究對(duì)象。隨著人工智能技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的不斷滲透，蛋白質(zhì)相關(guān)研究成為人工智能“試水”的前沿陣地：從可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)的“阿爾法折疊”，到首個(gè)嘗試解析蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)構(gòu)象的人工智能方法，再到可以從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)新的蛋白質(zhì)，甚至專(zhuān)注于設(shè)計(jì)一組類(lèi)似的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域正在見(jiàn)證著人工智能應(yīng)用的快速迭代升級(jí)。