研究人员开发人工智能模型来设计蛋白质以制造合成血浆

科学家们正在使用 AI 算法设计新材料，包括用于制造假血浆的合成蛋白质和细胞内发现的生物液体。

研究人员说，这些人造物质能够支持天然蛋白质并增强其特性。例如，人工智能制造的血浆可以在室温下溶解并保存真正的蛋白质生物标志物，而无需冷藏。

所有数据表明，我们可以使用这种设计框架、这种理念来生成聚合物，使生物系统无法识别它是聚合物还是蛋白质

在另一项实验中，在试管内产生了一种含有假聚合物混合物的溶液，以模拟胞质溶胶，即细胞内发现的液体。当添加核糖体（含有 RNA 的分子）时，它们继续发挥正常功能，产生蛋白质，就好像它们在真实细胞内运作一样。

伯克利大学化学和材料科学与工程教授 Ting Xu 领导了这项研究，并相信人工智能可以设计新的聚合物来增强生物蛋白质。蛋白质是一种聚合物，是由一系列较小的重复单元组成的分子。在蛋白质中，构建块是 20 种不同的氨基酸。

“基本上，所有数据都表明我们可以使用这种设计框架、这种理念来生成聚合物，以至于生物系统无法识别它是聚合物还是蛋白质，”Xu 在一份声明。 “我们基本上愚弄了生物学。

该模型学会了编码将蛋白质结构映射到其功能的特征，并用于设计具有特定特性的新材料。 “我们观察大自然已经设计的序列空间，我们对其进行分析，我们让聚合物与自然界已经进化的相匹配，并且它们起作用了，”Xu 说过.

“它是通过将蛋白质分解成短片段来使用天然蛋白质进行训练的。通过汇集这些进化选择的片段的化学特征，我们开发了聚合物模仿的蓝图，”她解释说 寄存器。

该系统，在一篇论文中描述出版在 Nature 中，允许研究人员设计混合生物系统或为现有材料注入新特性。例如，科学家可以制造新的塑料聚合物，随着时间的推移自然降解以对抗废物，或者开发合成蛋白质来输送药物或增强光合作用等生物过程。

Xu 相信科学家们需要开始以新的方式设计合成蛋白质，而不是过于强调试图模仿自然结构。与真正的蛋白质不同，人工智能制造的聚合物仅由五六种不同的氨基酸组成，这使得它们不那么复杂，也更容易合成。

“几十年来，美国食品和药物管理局没有批准任何用于聚合物生物材料的新材料，我认为原因是很多合成聚合物并没有真正发挥作用——我们追求的方向是错误的，”她说。 “我们不会让生物学告诉我们应该如何设计材料。我们正在研究个别途径、个别因素，而不是从整体上看。” ®

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