Zülal dizaynında süni intellekt inqilabı: Yeni zülal strukturlarının yaradılması

Təbii zülal kainatı geniş və mürəkkəbdir. Lakin təbiətdə mövcud olmayan yeni zülalların dizaynı elm və texnologiyada böyük problemlərin həllinə töhfə verə bilər. Son illər zülal dizaynı sahəsində əhəmiyyətli irəliləyişlər qeydə alınıb. Süni intellekt və maşın öyrənməsi metodları vasitəsilə tədqiqatçılar xüsusi funksional xüsusiyyətlərə malik yeni zülal strukturları dizayn edə bilirlər. Bu irəliləyişlər biotexnologiya, dərmanların hazırlanması və davamlılıq problemləri, məsələn, plastiklərin parçalanması kimi sahələr üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.

Tədqiqatçılar üçün zülalların əsas xüsusiyyətlərindən biri onların struktur çevikliyidir. Bu biomolekullar daim hərəkət edir, formalarını dəyişir və xüsusi funksiyaları yerinə yetirirlər. Lakin mövcud dizayn metodları zülalların bu vacib xüsusiyyətini tam təmin edə bilmir.

Heidelberg Teorik Araşdırmalar İnstitutu (HITS) və Maks Plank Polimer Araşdırmaları İnstitutundan (MPIP) olan bir qrup alim bu problemi həll etmək məqsədilə yeni bir yanaşma təklif edib. Onlar öz işlərinin nəticələrini Kanada, Vankuverdə keçirilən Beynəlxalq Maşın Öyrənməsi Konfransında (ICML) təqdim ediblər.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi Vsevolod Vilyuqa (MPIP) bildirib: “Biz elə bir model qurmaq istəyirdik ki, zülal strukturlarının müəyyən bir mövqedə və müəyyən səviyyədə çevikliyini öyrənsin və yaratsın.” Bunun üçün tədqiqatçılar zülal strukturlarını çevik formada yaratmağa imkan verən bir çərçivə təqdim ediblər. Bu çərçivə zülal skeletlərinin çevikliyini proqnozlaşdırmaq üçün öyrədilmiş neyron şəbəkəsinə və zülal strukturlarının generativ modelinə əsaslanır.

Tədqiqat qrupu üzvü Leif Soute (HITS) əlavə edib: “Təbii zülallar öz funksiyalarını mükəmməl yerinə yetirirlər, çünki lazım olan yerlərdə çevikdirlər. İndi biz bu əsas xüsusiyyəti təqlid edən yeni zülallar dizayn edə bilərik.” HITS qrupunun rəhbəri Yan Stühmer qeyd edib ki, bu yanaşma onların ötən il inkişaf etdirdiyi Geometrik Cəbr Axını Uyğunlaşdırma (GAFL) modelinin genişləndirilməsidir. Yeni model, əvvəlki modellərlə müqayisədə, üç dəfə daha sürətli işləyir və daha yüksək dəqiqliklə zülal dizaynı həyata keçirir.

Nəticədə, tədqiqatçılar göstəriblər ki, bu model təbii zülallarda nadir hallarda rast gəlinən çeviklik nümunələrini də daxil olmaqla, istənilən çeviklik nümunələrinə malik zülalları yarada bilir. MPIP-dən olan tədqiqat liderlərindən biri Frauke Qrater bildirib: “Bu iş çeviklik tələb olunan sahələrdə, məsələn, ferment katalizatorlarında istifadə üçün yeni zülallar dizayn etməyə doğru bir addımdır.”