توسعه آنزیم جدید با هوش مصنوعی که می تواند پلاستیک را هضم کند

آنزیم ها مشوق های شگفت انگیز هستند. این پروتئین ها برای طیف گسترده ای از واکنشهای شیمیایی امکان پذیر است. محققان اکنون قادر به طراحی آنزیم جدید با هوش مصنوعی هستند که یکی از آنها استفاده بالقوه از برخی از مواد پلاستیکی است.

براساس وب سایت طبیعت ، محققان دانشگاه واشنگتن موفق به طراحی یک آنزیم کاملاً جدید با ابزارهای هوش مصنوعی به نام RFDiffusion شدند که یکی از آنها هضم پلاستیکی است. هومین ژائو ، محقق زیست شناسی مصنوعی می گوید: “این نقطه عطف مهندسی آنزیم است.” “ما اکنون می توانیم آنزیم ها را با همان فعالیت آنزیم های طبیعی طراحی کنیم تا برای ما مفید باشد.”

تولید آنزیم های جدید با هوش مصنوعی برای شکستن پلاستیک

اگرچه آنزیم ها مشوق های بزرگی هستند ، اما معمولاً آنزیمی وجود ندارد که ما به آن نیاز داریم (مانند هضم پلاستیکی یا ترکیب دی اکسید کربن در ذرات پیچیده تر) در طبیعت. البته با ظاهر مکانیسم های طراحی پروتئین مصنوعی ، اکنون می توانیم آنزیم های غیرقابل تصور را طراحی کنیم.

واکنشی که محققان به آن باند EST گفته شد. پیوندهای نویز شامل اتصال زنجیرهای اتم کربن با یک اتم اکسیژن است که به کربن جانبی به اکسیژن دوم وصل می شود. این پیوندها را می توان با افزودن مولکول های آب از هم جدا کرد ، که باعث می شود زنجیره کربن به گروه الکل و زنجیره دوم به یک اسید آلی:

استروئیدها در ذرات بیولوژیکی مختلف موجود هستند و آنزیم های زیادی وجود دارند که می توانند این پیوندها را تغییر دهند. همچنین این پیوندها در تعدادی از پلیمرهای پلاستیکی وجود دارند. بنابراین ، استروئیدها می توانند کاربردهای مختلف محیطی داشته باشند ، اگرچه به نظر می رسد تنظیم این واکنش شیمیایی روی مقاله آسان است ، اما در واقع بسیار پیچیده است. به عنوان مثال ، در برخی از واکنش هایی که مری را به دو قسمت تقسیم می کند ، یکی از مواد شیمیایی با اسید آمینه در خود آنزیم گره خورده است. واکنش دیگر باید دوباره این پیوند را بشکند ، در غیر این صورت آنزیم غیرفعال خواهد شد.

به طور کلی ، شکستن پیوند شیمیایی ساده شامل حداقل چهار مرحله جداگانه است و به اسیدهای آمینه زیادی نیاز دارد تا آن را در موقعیتی قرار دهند که آنزیم فعال شود. در اینجا هوش مصنوعی برای کمک به ما آمده است.

محققان از RFDiffution برای تولید ساختارهای جدید آنزیمی استفاده کردند. آنها همچنین یک شبکه عصبی عمیق به نام سیاره ایجاد کردند تا با مدل سازی سایت اتمی در آنزیم و مولکول های موجود در آن در هر مرحله از واکنش ، طراحی خود را اصلاح کنند. این هوش مصنوعی در واقع ، مانند نامزد ، جستجو می کند ، خواه موقعیت های فعال آنزیم (قطعاتی که با مولکول ها در تعامل هستند) مطابق با هر مرحله از واکنش باشد.

نتایج این مطالعه در علم منتشر شده است.