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麻省理工学院的工程师根据蛋白质的运动而不仅仅是形状来设计蛋白质
人工智能模型根据蛋白质的振动和移动方式生成新型蛋白质,为动态生物材料和适应性疗法开辟了新的可能性。
来源:MIT新闻 - 人工智能蛋白质远不只是我们在食品标签上标注的营养成分。它们存在于我们身体的每个细胞中,就像大自然的分子机器一样工作。它们通过行走、伸展、弯曲和屈曲来完成自己的工作,包括抽血、对抗疾病、构建组织以及许多其他肉眼无法看到的小工作。它们的力量不仅仅来自于形状,还来自于它们的移动方式。
近年来,人工智能使科学家能够设计出自然界中未发现的全新蛋白质结构,以实现特定功能,例如与病毒结合,或模仿丝绸的机械性能以获得可持续材料。但仅针对结构进行设计就像建造车身而无法控制发动机的性能。蛋白质的微妙振动、变化和机械动力学对其功能和其形式同样重要。
现在,麻省理工学院的工程师通过开发名为 VibeGen 的人工智能模型,在缩小差距方面迈出了重要一步。 如果振动编码让程序员描述他们想要的东西,然后人工智能生成软件,那么 VibeGen 对活分子做同样的事情:指定振动 - 你想要的运动模式 - 然后模型编写蛋白质。
新模型使科学家能够确定蛋白质如何弯曲、振动以及在形状之间变化以响应其环境,从而开辟了分子力学设计的新领域。 VibeGen 建立在 Buehler 实验室在科学代理人工智能方面取得的一系列进展的基础上,在该系统中,多个人工智能模型可以自主协作,以解决对于任何单个模型来说都过于复杂的问题。
“在基本分子水平上,生命的本质不仅在于结构,还在于运动,”土木与环境工程和机械工程系的 Jerry McAfee 工程教授 Markus Buehler 说道。 “从蛋白质折叠到材料在压力下的变形,一切都遵循基本物理定律。”
训练 AI 思考运动