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

• Обезвреживание медицинских отходов класса «Г» в Москве...
• Максимально подробное руководство по зеркалам на заказ любых размеров, форм и цветов: от идеи до реализации, дизайнерских решений и влияния на пространство интерьера...
• Відео-дошки оголошень в Україні як новий формат онлайн-комунікації: розвиток цифрових платформ, маркетингові можливості та майбутнє інтерактивних сервісів...
• Почему зимние шины Hankook считаются эталоном качества и надежности: технологии производства, безопасность движения и правильный выбор для сложных зимних условий...
• Визуальная и функциональная природа контекстной рекламы: как она выглядит, где размещается, как привлекает внимание и формирует современную цифровую экосистему маркетинга...
• Полный гид по стилям кухонь: как выбрать идеальный дизайн, сочетать эстетику и функциональность и создать гармоничное пространство для жизни и кулинарии...
• Почему профессиональный вывод из запоя становится ключевым этапом лечения: преимущества медицинской помощи, безопасная детоксикация и путь к полноценному восстановлению организма...
• Почему вызов нарколога на дом становится оптимальным решением: преимущества медицинской помощи, этапы лечения, восстановление организма и профилактика зависимости в современных условиях...
• Полное руководство по выводу из запоя в стационаре: этапы медицинской детоксикации, круглосуточное наблюдение, восстановление организма и долгосрочная реабилитация пациента...
• Глубокий разбор вывода из запоя: медицинская детоксикация, восстановление физического и психического состояния, профилактика рецидивов и возвращение к полноценной жизни...
• Зачем студенты пишут курсовые работы: роль научных исследований в образовании, развитие аналитического мышления и формирование профессиональных компетенций в процессе обучения...
• Штукатурка по газобетону: почему машинное нанесение — наиболее надежный способ соблюсти правильную паропроницаемость стен...
• Возможен ли слив базы Семяныч или это очередной интернет-миф...