DISCO, Təbiətdə Ekvivalenti Olmayan Zülallar Yaradaraq Ferment Dizayn Baryerini Qırır
Qısaca
Caltech və Mila şirkətlərinin yeni süni intellekt modeli olan DISCO, biologiyada heç vaxt görünməmiş reaksiyalar üçün funksional fermentlər hazırlayır və illərlə davam edən laboratoriya təkamülünü tək bir hesablama addımında üstələyir.
Tədqiqatçılardan ibarət bir qrup Texnologiya California İnstitutu (Kaltex), Kvebek Süni İntellekt İnstitutu Mila və bir neçə aparıcı akademik müəssisə təbiətdə mövcud olmayan kimyəvi reaksiyalar üçün tamamilə yeni fermentlər dizayn edə bilən yeni bir süni intellekt sistemini təqdim etdi. Bu inkişaf, tarixən tərəqqinin təbii təkamülün məhdudiyyətləri ilə məhdudlaşdırıldığı dərman kəşfi, sənaye kimyası və sintetik biologiya kimi sahələr üçün potensial dönüş nöqtəsi kimi qiymətləndirilir.
Adlandırılmış sistem DİSKO — Ardıcıllıq-struktur üçün DIffusion sözünün qısaltması CO-dizayn — həm amin turşusu ardıcıllığını, həm də zülalın üçölçülü strukturunu eyni vaxtda yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Ənənəvi metodlardan fərqli olaraq, əvvəlcədən tələb etmirdefikatalitik mexanizmlər və ya aktiv mərkəz konfiqurasiyaları haqqında fərziyyələr irəli sürdü. Bunun əvəzinə, o, yalnız hədəf molekulu ilə təmin olunur və müstəqil olaraq onunla qarşılıqlı təsir göstərə bilən bir protein modeli qurur.
Tədqiqat səyləri Kaltex, Mila, Monreal Universiteti, MakGill Universiteti, Kembric Universiteti, Oksford və London İmperial Kolleci də daxil olmaqla bir çox qurumu əhatə edir və layihənin mövcud ferment mühəndisliyi tədqiqatları ilə güclü əlaqəsini əks etdirən müvafiq müəlliflər arasında Nobel mükafatı laureatı Franses Arnold da var.
Fermentlərin İndiyə Qədər Necə Dizayn Edilməsi Problemi
Ferment dizaynı ənənəvi olaraq həm təbii təkamülün, həm də hesablama metodologiyasının məhdudiyyətləri ilə məhdudlaşmışdır. Bioloji təkamül yüksək səmərəli katalizatorlar istehsal etsə də, mümkün kimyəvi çevrilmələrin yalnız nisbətən dar bir alt qrupunu araşdırmışdır. Sənaye və ya əczaçılıq tətbiqləri üçün çox dəyərli olan bir çox reaksiyalar, sadəcə təbii mühitlərdə heç vaxt seçilmədikləri üçün biologiyada yoxdur.
Ənənəvi hesablama yanaşmaları da struktur məhdudiyyətləri ilə üzləşmişdir. Əsas məhdudiyyətlərdən biri tələbdir defiƏvvəlcədən katalitik qalıq tənzimləmələri, yeni reaksiyalar üçün tez-tez əlçatmaz olan ətraflı mexaniki bilikləri nəzərdə tutur. Digər bir məhdudiyyət, ardıcıllıq və quruluşun müstəqil şəkildə idarə olunduğu ardıcıl addımlara bölünməsidir. Bu ayrılma məlumat itkisinə səbəb ola bilər, çünki fermentativ funksiya hər ikisi arasındakı inteqrasiya olunmuş əlaqədən asılıdır.
DISCO, ardıcıllığı və quruluşu vahid bir çərçivədə birgə modelləşdirməklə bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün hazırlanmışdır. Sistem, amin turşusu ardıcıllıqlarını və atom koordinatlarını vahid bir prosesdə birlikdə yaradır və bu da struktur və funksional əlaqələrin əvvəlcədən tətbiq edilmək əvəzinə, generasiya zamanı ortaya çıxmasına imkan verir. Bu yanaşma, sistemə əvvəlcədən hazırlanmış katalitik planlara və ya insan planlarına əsaslanmadan müəyyən kimyəvi hədəflər üçün fermentlər təklif etməyə imkan verir.defined aktiv saytlar.
İllərdir Təkamülün Nəticələrini Üstünlüklə Ötürən Laboratoriya Nəticələri
DISCO-nun eksperimental təsdiqlənməsi, məlum bioloji sistemlərdə baş verməyən, lakin müasir sintetik kimya, xüsusən də əczaçılıq sintezində çox aktual olan reaksiyalar sinfi olan karben-ötürmə kimyasına yönəlmişdir.
Təxminən 20,000 hesablama yolu ilə yaradılan ferment namizədindən 90-ı dörd reaksiya növü üzrə laboratoriya sınaqları üçün seçildi. Nəticələr həm təbii olaraq təkamül etmiş fermentlərə, həm də əvvəllər hazırlanmış süni sistemlərə nisbətən güclü performans göstərdi.
Benchmark siklopropanasiya reaksiyasında ən yüksək performanslı DISCO tərəfindən dizayn edilmiş ferment, həm erkən mühəndislik edilmiş sitoxrom P450 variantlarını, həm də strukturlaşdırılmış katalitik şablonlara əsaslanan əvvəllər dərc edilmiş hesablama ferment dizaynlarını aşaraq, 72 faizlik məhsuldarlıqla 4,050 ümumi dövriyyə əldə etdi. Karbon-bor rabitəsinin əmələ gəlməsi reaksiyasında, tək bir optimallaşdırılmamış DISCO dizaynı əvvəllər çoxsaylı istiqamətləndirilmiş təkamül mərhələlərini tələb edən performans səviyyələrini aşaraq, baza aktivliyi ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə artım əldə etdi. Karbon-hidrogen daxiletmə reaksiyasında sistem əvvəllər bir çox laboratoriya təkamül dövrünü tələb edən, lakin tək bir hesablama addımında əldə edilən nəticələrə uyğun gəldi.
Katalitik performansdan əlavə, dizaynlar struktur yeniliyi də nümayiş etdirdi. Genişmiqyaslı zülal strukturu verilənlər bazaları ilə müqayisə edildikdə, yaradılan motivlərin çoxu məlum təbii zülallarla az və ya heç bir oxşarlıq göstərmədi. Ən təsirli dizaynlardan biri, yalnız məhdud ardıcıllıq oxşarlığına və məlum fermentativ funksiyaya malik olmasına baxmayaraq, ekstremofil orqanizmdə tapılan katalitik olmayan DNT-yə bağlanan zülaldan əldə edilmiş kimi görünürdü. Nəticədə yaranan aktiv sahə həndəsəsi məlum bioloji şablonlardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirdi ki, bu da sistemin mövcud zülal qatlarını tamamilə yeni kimyəvi məqsədlər üçün təkrar istifadə etməyə qadir olduğunu göstərir.
Mühəndisləşdirilmiş fermentlər mutasiya altında da uyğunlaşma qabiliyyəti nümayiş etdirdi. Sonrakı təcrübələrdə təsadüfi mutagenez birdən çox təkmilləşdirilmiş variant yaratdı və bəzi hallarda stereokimyəvi nəticələri dəyişdirdi ki, bu da yaradılan strukturların təkamül elastikliyini qoruduğunu göstərir. Bu xüsusiyyət, ənənəvi laboratoriya metodları vasitəsilə daha da optimallaşdırmağa imkan verdiyi üçün uzunmüddətli praktik tətbiq üçün çox vaxt vacib hesab olunur.
Tapıntılar ferment dizaynına yanaşma tərzində bir dəyişiklik olduğunu, əl ilə qurulmuş katalitik fərziyyələrdən daha da təkamül üçün funksional başlanğıc nöqtələri yarada bilən generativ sistemlərə doğru irəliləyiş olduğunu göstərir. Daha geniş təsirlər hələ tam təsdiqlənməmiş olsa da, iş əvvəllər araşdırılmamış kimyəvi məkan bölgələrinin indi hesablama yolu ilə əlçatan ola biləcəyi ehtimalının artdığını vurğulayır.
Məsuliyyətdən imtina
uyğun olaraq Güvən Layihəsi qaydaları, lütfən nəzərə alın ki, bu səhifədə təqdim olunan məlumat hüquqi, vergi, investisiya, maliyyə və ya hər hansı digər məsləhət forması kimi təfsir edilməməlidir və təfsir edilməməlidir. Yalnız itirə biləcəyiniz şeyə investisiya qoymaq və hər hansı bir şübhəniz varsa, müstəqil maliyyə məsləhətləri axtarmaq vacibdir. Əlavə məlumat üçün biz emitent və ya reklamçı tərəfindən təmin edilən şərtlər və şərtlərə, həmçinin yardım və dəstək səhifələrinə müraciət etməyi təklif edirik. MetaversePost dəqiq, qərəzsiz hesabat verməyə sadiqdir, lakin bazar şərtləri xəbərdarlıq edilmədən dəyişdirilə bilər.
Müəllif haqqında
Alisa, xüsusi jurnalist MPost, kriptovalyuta, süni intellekt, investisiyalar və geniş sahələrdə ixtisaslaşıb Web3. Yaranan tendensiyaları və texnologiyaları diqqətlə izləyərək, o, oxucuları məlumatlandırmaq və rəqəmsal maliyyənin daim inkişaf edən mənzərəsinə cəlb etmək üçün hərtərəfli əhatə dairəsi təqdim edir.
Ətraflı məqalələr
Alisa, xüsusi jurnalist MPost, kriptovalyuta, süni intellekt, investisiyalar və geniş sahələrdə ixtisaslaşıb Web3. Yaranan tendensiyaları və texnologiyaları diqqətlə izləyərək, o, oxucuları məlumatlandırmaq və rəqəmsal maliyyənin daim inkişaf edən mənzərəsinə cəlb etmək üçün hərtərəfli əhatə dairəsi təqdim edir.
