塑料污染提出了一个关键的环境挑战,需要创新和可持续的解决方案。在这种情况下,使用微生物和酶的生物降解提供了环保的替代方法。这项工作引入了AI驱动的框架 - 将机器学习(ML)和生成模型集成在一起,以加速塑料降解酶的散发和设计。通过利用预先训练的蛋白质语言模型和策划数据集,我们开发了七个基于ML的二进制分类模型,以识别针对特定塑料底物的酶,平均准确度为89%。该框架应用于从补充B中的6,000多个酶序列,以对靶向多种塑料(包括PET,PLA和尼龙)的酶进行分类。此外,还将这项工作中训练有素的分类模型结合在一起,用于从头产生宠物降解酶。结构生物信息学通过内部分析验证了潜在的候选物,突出了生成和经过实验验证的酶之间物理化学特性的差异。此外,生成的序列表现出较低的分子量和较高的脂肪族指数,这些序列可能会增强与疏水性塑料底物相互作用的特征。这些发现突出了酶发现中基于AI的方法的实用性,为解决塑料污染提供了可扩展有效的工具。未来的工作将着重于对有希望的候选人的实验验证,并进一步完善生成策略以优化酶促性能。
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