ИИ создал светящийся белок, какого нет в природе

Зелёный флуоресцентный белок (GFP) — классический инструмент биологии: его используют как светящуюся метку. Создать светящийся белок сложно: для этого нужна точная форма «бочонка», внутри которого собирается светящийся центр.

Авторы проверяли, сможет ли модель создать работающий белок этого типа, далёкий от всех известных природных вариантов.

Белок — цепочка из аминокислот, записанная буквами. Языковые модели для белков учатся на миллиардах природных последовательностей, как обычные модели учатся на текстах.

ESM3 превращает в «алфавиты» не только последовательность, но и трёхмерную структуру и функцию. Поэтому модели можно дать задание сразу на нескольких языках: «вот ключевые участки светящегося центра, дострой вокруг них белок нужной формы».

Самая большая версия ESM3 — 98 миллиардов параметров. По словам компании, на её обучение ушло больше всего вычислений среди биологических моделей на тот момент.

esmGFP. Новый белок отличается от ближайшего известного флуоресцентного белка 96 заменами из 229 аминокислот — совпадение 58%.

Два раунда в лаборатории. В первом нашёлся тусклый светящийся вариант B8. Во втором, на его основе, — esmGFP с яркостью, сравнимой с природными GFP.

500 миллионов лет. Природные флуоресцентные белки с таким же уровнем различий, по оценке авторов, разделены более чем 500 миллионами лет эволюции.

Работа показывает, что языковые модели для белков могут создавать не вариации на тему природных белков, а по-настоящему новые рабочие молекулы. Это важно для медицины, производства ферментов и всей синтетической биологии.