Mit den wissenschaftlichen Fortschritten der letzten Jahre wurden viele Geheimnisse des Lebens entdeckt. Dadurch werden jeden Tag neue Enzyme entdeckt, ohne dass wir wissen, wofür sie gebraucht werden oder was aus ihnen wird. Um ihr Verhalten zu verstehen, haben Forscher ein Werkzeug mit künstlicher Intelligenz entwickelt.
Warum sollte man das Verhalten von Enzymen verstehen?
Dank der Fortschritte in der Genomik konnten viele Enzyme identifiziert und sequenziert werden. Dennoch haben Wissenschaftler nur wenige oder gar keine Informationen über ihre Rolle und wenn sie mit einer neuen Sequenz arbeiten, müssen sie sofort wissen, was sie bewirkt.
Außerdem müssen die Forscher bei der Herstellung von Chemikalien für jegliche Anwendung – Biologie, Medizin, Industrie – zunächst die geeigneten und für die Synthese notwendigen Enzyme identifizieren. Dieser Schritt ist langwierig und mühsam und stellt für die Forschungslabore einen nicht zu unterschätzenden Kostenfaktor dar.
Was ist das Konzept dieses neuen Tools?
CLEAN ist ein neues Tool für künstliche Intelligenz, das die Funktionen von Enzymen auf der Grundlage ihrer Aminosäuresequenzen vorhersagt.
Und zwar selbst dann, wenn diese Enzyme wenig erforscht oder schlecht verstanden sind.
So wie ChatGPT Sprachdaten nutzt, um einen prädiktiven Text zu erstellen, nutzt das Tool die Sprache der Proteine, um deren Aktivität vorherzusagen.
Andere Computertools versuchen, die Funktionen von Enzymen vorherzusagen. Diese Werkzeuge funktionieren jedoch nicht so gut bei weniger erforschten oder nicht charakterisierten Enzymen.
In Bezug auf CLEAN überprüften die Forscher ihr Werkzeug mithilfe von Computer- und In-vitro-Experimenten. Sie stellten fest, dass das Tool nicht nur die Funktion von zuvor nicht charakterisierten Enzymen vorhersagen konnte, sondern auch Enzyme korrigierte, die von führenden Softwareprogrammen falsch etikettiert wurden, und Enzyme mit zwei oder mehr Funktionen korrekt identifizierte.
Die Forschergruppe möchte CLEAN online für andere Wissenschaftler zugänglich machen, die versuchen, ein Enzym zu charakterisieren oder zu bestimmen, ob es eine gewünschte Reaktion katalysieren kann.
Sie erklärten auch, dass sie die KI hinter CLEAN erweitern würden, um andere Proteine, wie z. B. Bindungsproteine, zu charakterisieren. Das Team hofft außerdem, die Algorithmen des maschinellen Lernens weiter zu entwickeln.
Durch die Entwicklung von wissenschaftlichen Werkzeugen für die Datenwissenschaft können Forscher ihre Arbeit und ihre Studien kontinuierlich beschleunigen. Ein anderes Unternehmen, Inato, versucht ebenfalls, klinische Studien mithilfe seiner Plattform für künstliche Intelligenz zu entwickeln.
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Quelle: science.org
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