Благодаря этому алгоритму они смогли создать улучшенную версию белка AstaP, полученного из водорослей. Этот белок может помочь защитить сетчатку глаза от возрастных изменений и повреждений. Об этом стало известно благодаря Центру научной коммуникации МФТИ.
«Недавно мы выяснили, что антиоксидантные свойства каротиноидов, которые содержатся в природном белке AstaP, способны уменьшить негативное воздействие пигмента липофусцина. Этот пигмент накапливается в клетках и может стать причиной возрастной дегенерации сетчатки. Улучшение структуры AstaP в будущем может помочь пожилым людям сохранить зрение.», — рассказал об этом заведующий лабораторией белок-белковых взаимодействий Федерального исследовательского центра «Биотехнологии» Российской академии наук в Москве Николай Случанко.
Случанко и его команда сделали это открытие во время экспериментов с различными алгоритмами, основанными на искусственном интеллекте, которые могут определять последовательность аминокислот в молекуле белка, используя координаты атомов его «каркаса».
Такие системы искусственного интеллекта могут помочь учёным создать оптимальную структуру белка, чтобы повысить его стабильность или упростить процесс синтеза. Однако не всегда можно провести такие расчёты, если нет информации о точной пространственной структуре оптимизируемого пептида.
В числе таких молекул, по мнению исследователей, находится белок AstaP, который водоросли Coelastrella astaxanthina применяют для защиты своих клеток от избыточного воздействия солнечного света.
Несколько лет назад учёные из России и Германии предположили, что этот пептид можно использовать для переноса молекул каротиноидов — веществ, полезных для здоровья глаз и плохо растворимых в воде.
Как отмечают исследователи, первоначальная версия AstaP не была наилучшим образом приспособлена для выполнения этой задачи. Чтобы улучшить ситуацию, учёные применили два популярных алгоритма искусственного интеллекта — ProteinMPNN и SolubleMPNN.
Однако результаты расчётов показали, что при отсутствии точных данных о трёхмерной структуре молекулы обе нейронные сети плохо справились с оптимизацией пептида. Это побудило учёных разработать новый алгоритм, который позволяет использовать менее точные данные о структуре молекул, полученные с помощью метода ядерного магнитного резонанса.
Благодаря новой методике исследователи разработали четыре улучшенные версии белка AstaP. Они отличаются от исходного белка лишь на 40% по последовательности аминокислот, но при этом гораздо короче по длине. Эти версии белка проявляют такую же активность как в клеточных культурах, так и в пробирках.
Учёные предполагают, что таким же образом можно улучшить и другие потенциально полезные белки, структура которых пока не до конца изучена с помощью методов рентгеновской кристаллографии.