В MIT исследовали бактерии в поисках следующего поколения CRISPR и обнаружили сотни потенциальных новых инструментов

Искусственный интеллект обнаружил множество белков, подобных CRISPR, за считанные минуты, а не недели или месяцыУчёные Массачусетского технологического института (MIT) разработали систему искусственного интеллекта DefensePredictor, которая способна за минуты находить новые белки бактериальной иммунной защиты — тогда как

традиционные методы занимают недели или месяцы. В первом же тесте алгоритм выявил более 600 ранее не связанных с иммунитетом белков в различных штаммах кишечной палочки Escherichia coli.Часть этих белков при лабораторной проверке действительно защищала бактерии от атак бактериофагов — вирусов, способных за сутки уничтожать до

четверти бактериальной популяции. Это подтверждает, что ИИ не просто классифицирует известные системы, а находит функционально активные, но ранее неизвестные механизмы защиты.Работа опирается на фундаментальную особенность бактерий: их постоянную эволюционную гонку с вирусами. В ответ на атаки фагов микроорганизмы выработали множество иммунных стратегий — от разрушения вирусной ДНК до сложных систем «запоминания» инфекций. Самый

известный пример — CRISPR, который был обнаружен именно как часть бактериальной защиты и позже переосмыслен как инструмент генного редактирования.Однако CRISPR — лишь одна из множества подобных систем. Учёные уже нашли сотни других механизмов бактериальной

защиты, но предполагается, что большая часть остаётся неоткрытой из-за ограничений традиционных методов поиска: многие гены распределены по геному и не образуют очевидных кластеров.Иллюстрация: Nano BananaИменно эту проблему пытается решить модель DefensePredictor. В основе системы лежит языковая модель белков ESM-2, которая обучена «понимать»

последовательности аминокислот так же, как большие языковые модели понимают текст. Белки рассматриваются как «последовательности из 20 букв», формирующих сложные структуры и функции.Для обучения модели исследователи MIT использовали базу данных, собранную с помощью предыдущего алгоритма DefenseFinder. В неё вошли около 15 000 белков, связанных с иммунной защитой, и

более 186 000 белков без такой функции из примерно 17 000 микробных геномов.После обучения DefensePredictor проанализировал 69 штаммов E. coli и выявил более 600 потенциальных защитных белков, включая более 100 ранее совершенно неизвестных вариантов. Примечательно, что почти половина из них не

располагалась рядом в геноме, что ранее считалось характерным признаком совместно работающих систем.Для проверки результатов исследователи искусственно внедрили часть найденных белков в уязвимый штамм бактерий и подвергли их атаке различных бактериофагов. Около 45% белков

обеспечили защиту хотя бы от одного вируса, подтверждая их функциональную роль.Дальнейший анализ, расширенный на более чем 1000 микробных видов, выявил тысячи дополнительных потенциальных защитных белков, ранее не описанных в научной

литературе.Параллельно другая группа из Института Пастера использовала собственные ИИ-модели и предсказала около 2,4 млн потенциальных антивирусных белков в более чем 32 000 бактериальных геномов, что подчёркивает масштаб скрытого биологического разнообразия.Учёные отмечают, что бактериальные системы защиты представляют собой огромный, практически неисследованный резерв биологических механизмов. Помимо CRISPR, уже известны системы с функциями «молекулярных ножниц», «токсин-антитоксинные

комплексы» и другие механизмы, которые находят применение в биотехнологии — от генной инженерии до создания биологических «выключателей» для контроля модифицированных организмов.Однако ключевая проблема остаётся прежней: большинство таких систем крайне трудно обнаружить стандартными методами. Именно поэтому ИИ-подходы становятся важными — они позволяют анализировать миллионы последовательностей и выявлять функциональные закономерности, которые

человек не может увидеть напрямую.По словам исследователей, итоговая цель подобных систем — не только ускорить поиск новых биологических инструментов, но и понять, как в принципе эволюционировала иммунная система микроорганизмов. В перспективе такие открытия могут привести к появлению нового поколения технологий: от более точных методов генного редактирования до принципиально

новых молекулярных инструментов для медицины и синтетической биологии.

Сообщает www.ixbt.com

 

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

 

Поделиться новостью:

 

Топ Новости Недели

• Служба в армии по контракту: преимущества и возможности для развития...
• Микрокредит как быстрый способ решения финансовых задач...
• Электрощиты автоматического ввода резерва: надежность энергоснабжения для бизнеса...
• Юридический адрес для бизнеса: зачем он нужен и как выбрать оптимальное решение...
• Квалифицированная помощь при алкогольной зависимости: лечение на дому...
• Безопасный выход из запоя: современные методы восстановления организма...
• Эффективная помощь при запое: как восстановить здоровье в домашних условиях...
• Профессиональная помощь при запое: как безопасно восстановить здоровье...
• Правда о сливе базы Семяныч: почему цифровая крепость не сдаёт позиций...
• Эстетика и функциональность: как зеркальные панно преображают интерьер...
• Промышленное оборудование для бизнеса: как выбрать и выгодно приобрести...