AI生成超越自然界的新蛋白质，可用于制造特定机械性能材料

2023-04-26 18:51:36 来源：前瞻网

(资料图)

美国研究人员利用人工智能（AI）成功设计出超越自然界的新蛋白质，为替代传统的石油或陶瓷等原材料制造出具有特定机械性能的材料打下了坚实的基础。据最新一期《化学》杂志发布的研究论文介绍，这一创新性的机器学习算法已经得到了成功应用。

麻省理工学院、IBM沃森AI实验室和塔夫茨大学研究人员采用了一种生成模型，其与DALL-E 2等AI系统中使用的机器学习模型架构相同，但研究人员调整了模型架构，以预测实现特定结构的蛋白质的氨基酸序列。

这一模型学习控制蛋白质形成方式的生化关系，产生超越自然界的新蛋白质，从而实现独特应用，例如，该工具开发的食品涂层可使农产品保鲜时间更长，同时保证食用安全。该模型还可在几天内就生成数百万种蛋白质，为科学家迅速提供可供探索的新可能。

研究人员此次构建了两个机器学习模型，以预测各种新氨基酸序列，这些氨基酸序列形成满足结构设计目标的蛋白质。一种模型在蛋白质的整体结构特性上起作用，另一种模型在氨基酸水平上起作用。两种模型都通过组合这些氨基酸结构来产生蛋白质。

这些模型与预测蛋白质折叠的算法相关联，研究人员使用该算法来确定蛋白质的3D结构。然后，他们计算其结果属性，并根据设计规范检查这些属性。测试显示，其与现有氨基酸序列存在部分重叠，在大多数情况下约有50%—60%，但也有一些全新的序列。相似程度表明，AI生成的许多蛋白质是可合成的。

这项研究的成功是应用人工智能技术在材料科学领域的重要进展之一，也将有助于我们更好地适应未来的挑战，比如同步解决环境保护和实现经济可持续发展等问题。

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