Ещё одна интересная работа о применении искусственного интеллекта для моделирования белков.

Группа исследователей из Германии и Канады опубликовала в Nature Chemical Biology работу, где описали, как они с помощью разработанного ими подхода под названием CANVAS моделировали de novo ферменты на основе TIM-баррелей.

Это не первая работа по созданию каталитического центра de novo. Ещё в далёком 2008 году группа Дэвида Бейкера и Дэна Тавфика с использованием деревянных счетов тогдашней вычислительной техники показала, что можно проектировать активный центр фермента с нуля, используя квантово-механические расчёты и встраивая их в существующие природные каркасы. Из 59 дизайнов восемь показали активность, а лучший из них позволял достичь ускорения реакции реакции примерно в 10⁵ раз, а направленная эволюция позволила увеличить эффективность ещё в 200 раз. Однако этот подход был ограничен использованием природных каркасов, которые не всегда могли обеспечить оптимальную каталитическую геометрию.

В 2016-ом году, другая группа впервые создала белок, который сворачивался в стабильную структуру TIM-баррел, не имея аналогов в природе. Однако этот каркас был функционально «пустым», т.е. он не выполнял никакую функцию.

В последней работе авторы впервые объединили эти два результата: они смоделировали с нуля TIM-баррель, сконструировав его таким образом, чтобы каталитические остатки были закреплены в нужной геометрии вокруг карман для связывания субстрата. Изучение кристаллической структуры подтвердило точность дизайна, а полученная каталитическая активность превышала результаты предшественников на несколько порядков. Корреляция симуляций с экспериментальной активностью позволила ввести понятие «каталитической компетентности» как предсказательного критерия.

Таким образом, впервые создан полностью новый фермент, где и каркас, и каталитический центр спроектированы с нуля, а не заимствованы у природы.