科技日報北京9月18日電 (記者張夢然)在過去兩(liang) 年中，機器學習(xi) 徹底改變了蛋白質結構預測。現在，《科學》雜誌上的3篇論文描述了蛋白質設計方麵的革命：華盛頓大學醫學院生物學家的研究表明，機器學習(xi) 可比以前更準確、更快速地創建蛋白質分子。科學家們(men) 希望這一進步將帶來更多新的疫苗、療法、碳捕獲工具和可持續生物材料。

　　論文資深作者、華盛頓大學醫學院生物化學教授、2021年生命科學突破獎獲得者大衛·貝克表示，蛋白質是整個(ge) 生物學的基礎，但迄今在每種植物、動物和微生物中發現的蛋白質，遠不到所有可能蛋白質的百分之一。有了這些新的軟件工具，研究人員應該能夠找到解決(jue) 醫學、能源和技術方麵長期挑戰的方案。

　　為(wei) 了超越自然界中發現的蛋白質，貝克團隊成員將蛋白質設計的挑戰分解為(wei) 3個(ge) 部分，並為(wei) 每個(ge) 部分使用新的軟件解決(jue) 方案。

　　首先，必須生成新的蛋白質形狀。在《科學》雜誌上稍早發表的論文中，該團隊設計人工智能(AI)通過兩(liang) 種方式生成新的蛋白質形狀：第一種稱為(wei) “幻覺”，類似於(yu) 基於(yu) 簡單提示就能產(chan) 生輸出的工具；第二種稱為(wei) “修複”，類似於(yu) 現代搜索欄中的自動完成功能。

　　其次，為(wei) 加快這一過程，團隊設計了一種生成氨基酸序列的新算法。15日發表的論文描述了這個(ge) 名為(wei) ProteinMPNN的工具，運行時間約為(wei) 1秒，比以前最好的軟件快200多倍。它不但結果優(you) 於(yu) 以前的工具，還不需要專(zhuan) 家定製即可運行。

　　第三，該團隊使用“深度思維”公司開發的“阿爾法折疊”來獨立評估他們(men) 提出的氨基酸序列是否可能折疊成預期的形狀。

　　研究人員表示，預測蛋白質結構的軟件是解決(jue) 方案的一部分，但它本身無法提出任何新的東(dong) 西。ProteinMPNN之於(yu) 蛋白質設計，就像“阿爾法折疊”之於(yu) 蛋白質結構預測。

　　在另一篇論文中，貝克實驗室的一個(ge) 團隊證實，新機器學習(xi) 工具的組合能可靠地生成在實驗室中起作用的新蛋白質。

　　研究發現，新製造的蛋白質更有可能按預期折疊，因此可使用這一方法創建非常複雜的蛋白質組裝體(ti) 。“這是蛋白質設計中機器學習(xi) 的開端。”貝克說。

　　【總編輯圈點】

　　作為(wei) 複雜的大分子，蛋白質結構相關(guan) 研究難度頗高。而人工智能的出場，可以大大提升蛋白質結構相關(guan) 研究的效率，為(wei) 生命科學領域的科學家們(men) 幫上大忙。幾年前推出的“阿爾法折疊”，可以利用人工智能預測蛋白質的結構，曾一度震動生命科學界。如今，這項最新研究可以利用人工智能設計全新的蛋白質，更進一步彰顯了人工智能在生命科學領域的巨大潛能。