22 فبراير 2023 (أخبار Nanowerkلأول مرة ، استخدم العلماء التعلم الآلي لإنشاء إنزيمات جديدة تمامًا ، وهي بروتينات تسرع التفاعلات الكيميائية. هذه خطوة مهمة في مجال تصميم البروتين حيث يمكن أن يكون للإنزيمات الجديدة استخدامات عديدة في الطب والتصنيع الصناعي. "الكائنات الحية كيميائيين بارزين. بدلاً من الاعتماد على المركبات السامة أو الحرارة الشديدة ، يستخدمون الإنزيمات لتفكيك أو بناء كل ما يحتاجون إليه في ظل ظروف لطيفة. قال كبير المؤلفين ديفيد بيكر ، أستاذ الكيمياء الحيوية في كلية الطب بجامعة واشنطن والحاصل على جائزة الاختراق في علوم الحياة لعام 2021 ، إن الإنزيمات الجديدة يمكن أن تضع المواد الكيميائية المتجددة والوقود الحيوي في متناول اليد. كما ورد في المجلة الطبيعة ("تصميم de novo للوسيفيراس باستخدام التعلم العميق") ، ابتكر فريق في معهد تصميم البروتين في UW Medicine خوارزميات التعلم الآلي التي يمكن أن تخلق إنزيمات مشعة للضوء تسمى luciferases. أكدت الاختبارات المعملية أن الإنزيمات الجديدة يمكنها التعرف على مواد كيميائية معينة وإصدار الضوء بكفاءة عالية. قاد هذا المشروع باحثان ما بعد الدكتوراه في مختبر بيكر ، آندي هسين وي ييه وكريستوفر نورن.
التصور الخيالي لفنان عن فكرة الإنزيمات الباعثة للضوء. (الصورة: إيان هايدون) لإنشاء إنزيمات لوسيفيراز جديدة ، اختار الفريق أولاً مواد كيميائية تسمى luciferins أرادوا أن تعمل البروتينات عليها. ثم استخدموا البرمجيات لتوليد آلاف الهياكل البروتينية المحتملة التي قد تتفاعل مع تلك المواد الكيميائية. خلال الاختبارات المعملية ، حدد الباحثون إنزيمًا فعالًا أطلق عليه اسم LuxSit (يجب ألا يكون هناك ضوء). قام الإنزيم بالتفاعل الكيميائي المطلوب. أدى صقل الإنزيم إلى تحسينات كبيرة في الأداء. أنتج إنزيم مُحسَّن يُدعى LuxSit-i ضوءًا كافيًا ليكون مرئيًا بالعين المجردة. وجد أنه أكثر إشراقًا من إنزيم لوسيفيراز الطبيعي الموجود في وطي البحر المتوهج Renilla reniformis. "لقد تمكنا من تصميم إنزيمات فعالة للغاية من نقطة الصفر على الكمبيوتر ، بدلاً من الاعتماد على الإنزيمات الموجودة في الطبيعة. هذا الاختراق يعني أنه يمكن ، من حيث المبدأ ، تصميم إنزيمات مخصصة لأي تفاعل كيميائي تقريبًا ". يمكن أن تفيد الإنزيمات الجديدة التكنولوجيا الحيوية والطب والمعالجة البيئية والتصنيع. على سبيل المثال ، في التكنولوجيا الحيوية ، يمكن للإنزيمات تحسين إنتاج الوقود الحيوي ، وتجهيز الأغذية ، وتصنيع الأدوية. في الطب ، يمكن أن تكون الإنزيمات بمثابة أدوات علاجية وتشخيصية. يمكن أن يؤدي تصميم الإنزيم إلى تحسين البيئة عن طريق تكسير الملوثات أو تنظيف المواقع الملوثة. وقد تساعد الإنزيمات أيضًا في إنتاج مواد جديدة مثل المواد البلاستيكية والمواد اللاصقة القابلة للتحلل. قاد هذا البحث علماء كلية الطب بجامعة واشنطن وشمل متعاونين في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس.
التصور الخيالي لفنان عن فكرة الإنزيمات الباعثة للضوء. (الصورة: إيان هايدون) لإنشاء إنزيمات لوسيفيراز جديدة ، اختار الفريق أولاً مواد كيميائية تسمى luciferins أرادوا أن تعمل البروتينات عليها. ثم استخدموا البرمجيات لتوليد آلاف الهياكل البروتينية المحتملة التي قد تتفاعل مع تلك المواد الكيميائية. خلال الاختبارات المعملية ، حدد الباحثون إنزيمًا فعالًا أطلق عليه اسم LuxSit (يجب ألا يكون هناك ضوء). قام الإنزيم بالتفاعل الكيميائي المطلوب. أدى صقل الإنزيم إلى تحسينات كبيرة في الأداء. أنتج إنزيم مُحسَّن يُدعى LuxSit-i ضوءًا كافيًا ليكون مرئيًا بالعين المجردة. وجد أنه أكثر إشراقًا من إنزيم لوسيفيراز الطبيعي الموجود في وطي البحر المتوهج Renilla reniformis. "لقد تمكنا من تصميم إنزيمات فعالة للغاية من نقطة الصفر على الكمبيوتر ، بدلاً من الاعتماد على الإنزيمات الموجودة في الطبيعة. هذا الاختراق يعني أنه يمكن ، من حيث المبدأ ، تصميم إنزيمات مخصصة لأي تفاعل كيميائي تقريبًا ". يمكن أن تفيد الإنزيمات الجديدة التكنولوجيا الحيوية والطب والمعالجة البيئية والتصنيع. على سبيل المثال ، في التكنولوجيا الحيوية ، يمكن للإنزيمات تحسين إنتاج الوقود الحيوي ، وتجهيز الأغذية ، وتصنيع الأدوية. في الطب ، يمكن أن تكون الإنزيمات بمثابة أدوات علاجية وتشخيصية. يمكن أن يؤدي تصميم الإنزيم إلى تحسين البيئة عن طريق تكسير الملوثات أو تنظيف المواقع الملوثة. وقد تساعد الإنزيمات أيضًا في إنتاج مواد جديدة مثل المواد البلاستيكية والمواد اللاصقة القابلة للتحلل. قاد هذا البحث علماء كلية الطب بجامعة واشنطن وشمل متعاونين في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62433.php
