據(jù)多倫多大學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，該校唐納利細(xì)胞與生物分子研究中心（Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research）的計(jì)算生物學(xué)家開發(fā)了一種人工智能算法，可用于發(fā)現(xiàn)用于精準(zhǔn)治療的全新蛋白質(zhì)分子。相關(guān)論文已發(fā)表在《細(xì)胞系統(tǒng)》（Cell Systems）雜志上。
　　由分子遺傳學(xué)教授菲利普·金（Philip M. Kim）領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)開發(fā)的名為ProteinSolver（蛋白質(zhì)解算器）的圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)給定的幾何形狀設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)。金教授說(shuō)：“以圖形形式描繪蛋白質(zhì)是計(jì)算生物學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)做法。轉(zhuǎn)換成圖形的蛋白質(zhì)看起來(lái)像一個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，位于不同節(jié)點(diǎn)上的氨基酸通過(guò)邊緣（分子內(nèi)部氨基酸之間的距離）連接，利用圖論原理可以進(jìn)行分子幾何形狀建模，實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)，例如中和入侵的病毒或關(guān)閉過(guò)度活躍的癌細(xì)胞受體。”
　　金教授指出，蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題是搜索空間很大，“對(duì)于一個(gè)由100個(gè)氨基酸合成的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度蛋白質(zhì)，會(huì)有20100種可能的分子結(jié)構(gòu)，比宇宙中存在的分子總數(shù)還多?！币虼?，研究團(tuán)隊(duì)決定從蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)計(jì)算氨基酸組成來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。受數(shù)獨(dú)與分子幾何的相關(guān)性啟發(fā)，金教授實(shí)驗(yàn)室的博士生阿列克謝·斯特羅卡奇(Alexey Strokach)將數(shù)獨(dú)中發(fā)現(xiàn)的約束條件構(gòu)建到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中，然后利用龐大的可用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其氨基酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)ProteinSolver算法進(jìn)行訓(xùn)練，目標(biāo)是使其學(xué)會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化形成的，可將氨基酸堆積成較小折疊的自然規(guī)則，將這些規(guī)則應(yīng)用于基因工程應(yīng)增加最終獲得功能蛋白的機(jī)會(huì)。
　　研究人員向ProteinSolver提供現(xiàn)有的蛋白質(zhì)折疊并要求其生成可以構(gòu)建這些蛋白質(zhì)的氨基酸序列，然后利用這些自然界中不存在的全新計(jì)算序列，在實(shí)驗(yàn)室中合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)變體，這些變體折疊成了預(yù)期的結(jié)構(gòu)，表明該方法有效。以目前的形式，ProteinSolver能夠針對(duì)任何已知幾何穩(wěn)定的蛋白質(zhì)折疊計(jì)算出新穎的氨基酸序列，但最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)出具有全新生物學(xué)功能的新型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如新的治療藥物。研究團(tuán)隊(duì)已將ProteinSolver及其背后的代碼開源，并通過(guò)用戶友好的網(wǎng)站提供給更廣泛的研究社區(qū)。
　　該項(xiàng)研究得到了加拿大國(guó)立衛(wèi)生研究院（CIHR）和加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)（NSERCC）的支持。
免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章，目的在于弘揚(yáng)科技創(chuàng)新精神，傳遞更多科技創(chuàng)新信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，在此我們謹(jǐn)向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認(rèn)為本站文章侵犯了您的版權(quán)，請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們將第一時(shí)間刪除。