La IA reprodujo la evolución y generó nuevas enzimas tan buenas como las naturales – DNyuz

AI Replicated Evolution and Generated New Enzymes as Good as Natural Ones

En los últimos meses, se ha hecho evidente que la IA se puede entrenar para imitar el lenguaje humano, solo mire ChatGPT. Y ahora, la investigación muestra que, si se entrena adecuadamente, modelos de lenguaje similares pueden imitar la biología y la evolución humanas, e incluso darle su propio giro.

En un estudio, que fue publicado el jueves en Nature Biotechnology, los investigadores probaron la capacidad de un modelo de lenguaje (ProGen de Salesforce) para generar secuencias de aminoácidos (enzimas) que podrían funcionar en escenarios de la vida real. El proyecto fue una colaboración de muchas partes diferentes, incluidos Salesforce Research e investigadores de la Universidad de California-San Francisco y la Universidad de California-Berkeley.

Pero, ¿por qué usar un modelo de lenguaje, algo que se ha usado para generar ensayos y artículos, por ejemplo, para generar biología? Las proteínas se pueden representar como un lenguaje formado por aminoácidos, las 20 moléculas que componen cada proteína.

“De la misma manera que las palabras se unen una por una para formar oraciones de texto, los aminoácidos se unen uno por uno para hacer proteínas”, escribió el director de investigación de IA en Salesforce Research, Nikhil Naik, en un correo electrónico a Motherboard. . «Sobre la base de esta idea, aplicamos el modelado del lenguaje neuronal a las proteínas para generar secuencias de proteínas realistas pero novedosas».

Básicamente, en lugar de aprender el idioma inglés, el equipo desarrolló IA para aprender el idioma de las proteínas, explicó en un correo electrónico a Motherboard Ali Madani Ph.D, excientífico de Salesforce Research involucrado en el estudio.

Al igual que otros programas de IA, el modelo debía enseñarse en consecuencia. ProGen se entrenó por primera vez en 280 millones de proteínas. Después de dos semanas, el equipo afinó el modelo introduciéndolo en un conjunto de datos de aproximadamente 56 000 proteínas de cinco familias diferentes. Luego, el modelo generó un millón de secuencias artificiales. El equipo se centró en 100 proteínas para ver cómo se comparaban con las proteínas naturales y si habían seguido o no adecuadamente la llamada «gramática» de la composición de aminoácidos.

De esas 100 proteínas, el equipo creó cinco de las proteínas artificiales y probó su funcionalidad en las células, viendo qué tan bien se comparaban con una enzima que se encuentra en los huevos de gallina llamada acertadamente «lisozima de clara de huevo de gallina» (HEWL). Dos de las proteínas demostraron una actividad similar a HEWL, rompiendo las paredes celulares de las bacterias.

“Las enzimas funcionan (listas para usar) tan bien como las proteínas que han evolucionado durante millones de años de evolución”, dijo Madani. El equipo también descubrió que el modelo podía capturar patrones evolutivos, sin haber sido entrenado específicamente para hacerlo.

Mientras que la IA tiene se ha utilizado para generar proteínaseste estudio difiere un poco de la investigación anterior y amplía aún más la idea de lo que es posible con los modelos de lenguaje.

“Nuestro trabajo utiliza modelos de lenguaje condicional que permiten un control significativamente mayor sobre qué tipos de secuencias se generan, haciéndolas más útiles para diseñar proteínas con propiedades específicas”, escribió Naik. “También hemos validado nuestros resultados en un laboratorio húmedo”.

Los métodos descritos en el documento también están disponibles en GitHub para permitir que la comunidad de investigación se base en este trabajo y acelere la investigación sobre IA para el diseño de proteínas. Como lo ve Madani, las proteínas son los caballos de batalla de la vida.

“Todo lo que puede salir mal o bien en un cuerpo humano depende de las proteínas, por lo que diseñar otras nuevas puede permitirnos tratar enfermedades de manera más efectiva o incluso evitarlas en primer lugar”, escribió Madani. “Podemos usar IA para diseñar estas soluciones.

El cargo La IA reprodujo la evolución y generó nuevas enzimas tan buenas como las naturales apareció por primera vez en VICIO.

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