12 Августа 2019
МОСКВА, 12 августа. Молекулярные биологи и математики из Сколтеха, МФТИ и их коллеги из Индии создали методику, которая разрешает создавать системы машинного обучения, умеющие предсказывать то, какой-никакие мутации в молекуле того или иного белка будут вредными. Ее описание было представлено в журнале PLoS One.
В этой работе мы использовали сочетание одномерной информации об аминокислотных последовательностях белков и трехмерных данных по их структуре для создания модели, которая позволяет выявлять те замены в мембранных белках, которые непосредственно связаны с различными заболеваниями, ‒ рассказывает Петр Попов из Сколтеха.
Сложные белковые молекулы в наших организмах состоят из нескольких тыщ аминокислот, чьи цепочки постоянного бывают закручены в сложную форму благодаря взаимодействиям между отдельными звеньями этих пептидных цепей. Пока биологи не до конца освятили законы, по которым белки принимают определенную форму, и которые позволяют определять форму молекулы по ее формуле.
Поэтому структуру отдельных белков ученым приходится определять вручную – или используя компьютерные симуляции, или же замораживая отдельные молекулы белков при помощи редкого азота и гелия и просвечивая их при помощи сверхмощных рентгеновских лазеров. 3 декабря 2018, 11:38Физики из России научат лазеры дирижировать химическими реакциями
Подобные хода, как отмечают Попов и его коллеги, не разрешают ученым быстро или точно предвозвещать то, какие опечатки в структуре генов, отвечающих за сборку этих белковых молекул, будут менять характер их работы или никак не скажутся на свойствах этих ферментов, сенсоров или сигнальных веществ. Это значительно усложняет поиск новых мутаций и делает это занятие очень дорогим и долгим увлечением.
Как передает пресс-служба Сколтеха, российские и индийские математики и биологи резкого упростили эту задачу, произвёл методику, которая позволяет искать подобные изменения в структуре белков при помощи искусственного интеллекта.
Для сего ученые разработали систему машинного обучения, получившую имя BorodaTM, способную анализировать линейную и хорошую структуру уже изученных белков, отмечать полезные, нейтральные и вредные мутации и искать узкогрупповые закономерности в их структуре.
При сем анализе ИИ учитывал не только то, где находятся подобные опечатки в ДНК, но и то, как они меняли физические свойства белка, в том числе его гидрофильность, поляризацию, число водородных связей, стабильность и остальные характеристики. Это позволяет методу достаточно быстро и точно учиться предсказывать то, как подобные изменения в структуре других белков будут менять их функцию и свойства. 8 июня 2017, 16:28Российские ученые отряди ошибку в главной догме моляльной биологии
Для демонстрации его работоспособности ученые натренировали систему искать вредные мутации в так называемых трансмембранных белках – пептидах, встроенных в сетчатки клеток и играющих важную роль в распознавании внешних химических меандров. Нарушения в их строме и работе, как заведывало, очень часто приводят к развитию самых серьезных болезней.
Для обучения ИИ ученые собрали данные о том, как меняется строма и функции примерно шести дюжин подобных молекул при появлении 400 вредных и 150 безопасных мутаций в их структуре. Этот относительно небольшой набор данных помог BorodaTM научиться предсказывать первоклассные характеристики произвольных мутаций с добросовестностью в 72%.
Как предполагают ученые, качество работы бороды можно будет заметно улучшить, если пополнить набор мутаций и белков, используемых для обучения. С другой стороны, уже сейчас BorodaTM заметно превосходит остальные системы искусственного интеллекта в предсказании свойств трансмембранных белков, хотя и уступает им при изучении водорастворимой части пептидов.
Этот недостаток, по мнению Попова и его коллег, можно будет ликвидировать подобного родым способом, расширив набор примеров и адаптировав систему машинного обучения для работы с подобными молекулами. Все это, верят ученые, ускорит и удешевит поиск мутаций, вызывающих боли, а также поможет запустить полезные изменения в структуре разных генов. 15 июня 2018, 18:39Социальный навигаторУченые из России узнали, как упаковка генов влияет на лечение рака грудки
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....