Белок, созданный с помощью ИИ, действует против устойчивой к антибиотикам кишечной палочки

Команда ученых из Австралии создала искусственный белок, способный противодействовать штаммам кишечной палочки (Escherichia coli), устойчивым к действию антибиотиков. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, стало первой инициативой в стране по разработке белков с применением искусственного интеллекта.

Работу возглавили специалисты из Института биомедицинских открытий Университета Монаша и Института Bio21 при Мельбурнском университете. В отличие от традиционных методов, их ИИ-платформа позволяет проектировать белки с нуля, используя современные технологии глубокого обучения. Полученный белок, получивший имя "de novo-1", нацелен на специфическую структуру в бактерии – он блокирует механизм, с помощью которого E. coli усваивает железо, лишая ее ключевого ресурса для жизнедеятельности.

Австралийская платформа по разработке белков с применением ИИ основывается на передовых международных наработках в области белковой инженерии. Она продолжает идеи, заложенные выдающимися учеными, включая нобелевского лауреата Дэвида Бейкера, чьи исследования стали ключевыми для развития синтеза белков с использованием искусственного интеллекта. Благодаря таким инструментам, как Bindcraft и Chai, ученые теперь могут точно моделировать, как аминокислотные цепочки формируют трехмерные белковые структуры и как эти структуры взаимодействуют с определёнными молекулярными мишенями. В рамках этого проекта исследователи сосредоточились на нарушении процесса, известного как "гемовое пиратство" – стратегии, которую патогенные штаммы E. coli используют, чтобы извлекать железо из клеток организма-хозяина.

Созданный с помощью ИИ белок прошел лабораторные испытания на клеточных моделях, где показал обнадеживающие антимикробные свойства. Ученые изучали, как этот белок распознает и блокирует важный рецептор гема, тем самым лишая бактерии доступа к железу и эффективно останавливая их рост.

Обычно создание белковых лекарств основывается на изменении уже существующих природных белков. Такой подход требует длительных циклов проектирования и тестирования, нередко растягиваясь на годы. В отличие от этого, метод de novo позволяет сразу задать необходимые свойства и структуру будущего белка, после чего с помощью алгоритмов искусственного интеллекта формируются молекулы, соответствующие заданным параметрам. Исследователи подчеркивают, что этот способ значительно ускоряет процесс разработки и снижает его стоимость. Кроме того, он открывает путь к созданию высокоспецифичных белков, которые с меньшей вероятностью могут вызывать нежелательные побочные эффекты или иммунный ответ у пациентов.