Construirea unor noi enzime este o muncă de dragoste. Aceste proteine sunt motoarele chimice ale corpului, accelerând reacțiile care fac viața posibilă. Cercetătorii le folosesc în editarea genetică și biologia sintetică, iar ele sunt implicate în multe tratamente medicale.
Dar enzimele sunt și extrem de sensibile. Chiar și schimbările minuscule în structura lor pot pune în pericol eficiența lor. Pentru a crește sau a îmbunătăți capacitățile acestora, oamenii de știință încep de obicei cu o enzimă naturală. Într-un proces numit evoluție direcționată, ei ghidă enzima încet-încet către noi versiuni cu proprietăți personalizate. Procesul este anevoios, consumator de timp și, în ciuda eforturilor depuse, s-ar putea să nu conducă niciodată la rezultatul dorit.
„Evolutia de laborator necesită angajament de timp și resurse. Așa că ceea ce începi este extrem de important ca determinant major al ceea ce vei obține”, a spus David Liu la Broad Institute al Harvard și MIT într-un comunicat de presă.
Enzimele naturale nu sunt întotdeauna bune puncte de plecare. În timpul evoluției direcționate, ele se pot prăbuși și înceta să funcționeze. Dar design-urile îmbunătățite ar putea fi mult mai rezistente.
Acum, Liu și colegii săi au trasat linia de start. Ca dovadă de concept, ei au redesenat enzima din spatele Botoxului cu ajutorul unui model AI popular pentru a crea variante mai stabile pentru evoluția direcționată.
Enzimele evoluate au fost mult mai stabile și mai specifice în tăierea unei proteine asociate cu neurodegenerarea comparativ cu enzimele evoluate din contrapărțile lor naturale. Această strategie ar putea extinde universul enzimelor de proiectare, făcând posibilă vizarea secvențelor de proteine care sunt în prezent inaccesibile deoarece nu există o enzimă naturală potrivită.
„Cel mai important descoperire constă în faptul că folosirea IA pentru a stabiliza proteinele naturale poate oferi puncte de plecare mult mai bune pentru evoluția proteinelor de laborator decât ceea ce noi și alți cercetători am folosit de decenii”, a spus Liu. „Această observație ar putea schimba modul în care cercetătorii conduc evoluția proteinelor.”
Liu nu este străin de reproiectarea proteinelor. Ca pionier al editării bazelor – un derivat al editării genelor CRISPR care schimbă litere unice de ADN – echipa sa a căutat mult timp enzime cu o stabilitate și precizie mai bune.
Un mod în care cercetătorii fac acest lucru este accelerarea evoluției. Ca toate proteinele, enzimele s-au evoluat de-a lungul erei. Unele copiază, repară sau modifică ADN-ul. Altele transformă substanțele nutritive în energie, descompun toxinele și medicamentele în ficat sau transmit mesaje în interiorul celulelor.
Cercetătorii au încercat de mult timp să creeze enzime care să facă chiar mai mult prin evoluția lor în laborator. Succesul este în mare măsură legat de numărul de generații pe care le pot produce. Cu cât sunt mai multe runde, cu atât cresc șansele de a obține rezultatele dorite. Acesta este motivul pentru care aceste experimente sunt atât de anevoioase. Fiecare rundă necesită timp și monitorizare atentă.
În 2011, laboratorul lui Liu a raportat un sistem numit PACE care putea efectua do
Sursa articol https://singularityhub.com
Editor RevistaSanatatii.ro. Isi doreste ca activitatea lui sa aduca speranta milioanelor de oameni bolnavi din Romania, sa le aline suferintele si sa le ofere speranta.