Исследователи Microsoft разработали инструмент искусственного интеллекта, способный моделировать движения белков с точностью, сопоставимой с экспериментальной. Новый ИИ-инструмент под названием BioEmu впервые позволяет количественно предсказывать вероятности различных конформационных состояний белков — важнейший параметр, определяющий их функцию. Работа опубликована в журнале Science.
В отличие от AlphaFold, предсказывающего лишь статичную структуру, BioEmu моделирует поведение белков в динамике, используя нейросеть, обученную на дорогостоящих экспериментальных и симуляционных данных. По словам Франка Ноэ, главы лаборатории AI for Science в Microsoft и руководителя проекта, это позволяет выявлять не только форму белка, но и его потенциальные движения, а также относительную стабильность различных состояний — всё это критично при разработке новых лекарств.
«Это первый инструмент, который делает количественные предсказания распределения конформаций, лежащих в основе биологических функций», — говорит Ноэ.
Одним из главных достоинств BioEmu стало время расчёта: модель выдаёт результат за считанные минуты, тогда как традиционные симуляции молекулярной динамики требуют дней или недель вычислений. Более того, весь код, данные и веса модели открыты, в отличие от последней версии AlphaFold, что вызвало одобрение в научном сообществе.
ИИ способен предсказывать свободную энергию различных состояний белка с точностью до 1 ккал/моль. Такой уровень точности приближен к экспериментальному и может быть достаточным, чтобы предсказывать так называемые скрытые сайты связывания — области, потенциально доступные для ингибирования лекарственными молекулами.
Тем не менее, у BioEmu пока есть ограничения. Он лучше справляется с малыми белками и с трудом работает с крупными структурами, белками, связанными с лигандами, и мембранными белками — а именно они часто становятся мишенями для лекарств. Также BioEmu пока не моделирует кинетику — последовательность и длительность переходов между состояниями.
Несмотря на это, эксперты, не участвовавшие в разработке, оценивают модель высоко. Команда Microsoft считает, что модель будет развиваться и расширяться, а её потенциал уже делает BioEmu перспективным кандидатом на роль нового фундамента для ИИ-дизайна лекарств.
