Proteínas que no existen en la naturaleza, diseñadas por una inteligencia artificial

Proteínas que no existen en la naturaleza, diseñadas por una inteligencia artificial

Un nuevo sistema de aprendizaje automático puede generar diseños de proteínas con determinadas características estructurales, y que no existen en la naturaleza

Unos científicos están utilizando un sistema de inteligencia artificial para diseñar nuevas proteínas que la naturaleza aún no ha descubierto. Estas proteínas “a la carta” podrían utilizarse para crear nuevos materiales con propiedades mecánicas específicas, como un grado determinado de dureza o de flexibilidad.

Estos científicos son del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad Tufts y el Laboratorio Watson de Inteligencia Artificial, una entidad dependiente de la empresa IBM y del MIT, en Estados Unidos todas estas entidades.

Bo Ni, Markus Buehler y David Kaplan desarrollaron algoritmos de aprendizaje automático (una modalidad de la inteligencia artificial) capaces de generar proteínas con características estructurales específicas, que podrían utilizarse para fabricar materiales con determinadas propiedades mecánicas, como cierto grado de rigidez o cierto grado de elasticidad. Estos materiales de inspiración biológica podrían sustituir a los fabricados con derivados del petróleo o cerámica, pero con una huella de carbono mucho menor que la dejada por esos materiales tradicionales.

El equipo empleó un modelo generativo, que es el mismo tipo de arquitectura de modelo de aprendizaje automático que se utiliza en sistemas de inteligencia artificial como DALL-E 2. Pero en vez de emplearlo para generar imágenes realistas a partir de indicaciones en lenguaje natural, como hace DALL-E 2, el equipo adaptó la arquitectura del modelo para que pudiera predecir secuencias de aminoácidos de proteínas que alcanzaran objetivos estructurales específicos.

Los investigadores han comprobado que este sistema de inteligencia artificial puede formular proteínas nuevas, no presentes en la naturaleza. El sistema, que aprende las relaciones bioquímicas que controlan cómo se forman las proteínas, es capaz de diseñar nuevas proteínas aptas para aplicaciones en las que nunca hubo un precedente así.

Por ejemplo, el sistema podría utilizarse para desarrollar recubrimientos alimentarios inspirados en proteínas, que podrían mantener en buenas condiciones los productos durante más tiempo. Además, estos recubrimientos serían comestibles.

El sistema puede generar millones de proteínas en pocos días, lo que proporciona a los científicos un amplio abanico de nuevas ideas prometedoras que explorar.

Ni, Buehler y Kaplan exponen los detalles técnicos de su sistema y de los primeros resultados obtenidos con él en la revista académica Chem, bajo el título “Generative design of de novo proteins based on secondary structure constraints using an attention-based diffusion model”. (Fuente: NCYT de Amazings)

Fuente: https://noticiasdelaciencia.com

Imagen: Jose-Luis Olivares (MIT) con gráficos de los investigadores. CC BY-NC-ND 3.0)

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