人工智能助力酶設計突破：成功設計可催化複雜反應的全新酶

IT之家 2 月 17 日消息，據 GeekWire 報導，由盧保獎得主大衛・碧加領導的華盛頓大學研究團隊正在利用 AI 從零開始設計有效的酶，這項成就被研究人員視為「科學中的一項巨大挑戰」。

據IT之家瞭解，酶是自然界中的「魔法師」，它們能夠在溫和條件下迅速加速化學反應，並改變分子的結構。酶存在於所有生物體的細胞中，是生命必不可少的組成部分。目前，酶已經在藥物生產和工業過程中得到應用。新開發的酶設計工具有望推動更廣泛的應用領域。

碧加實驗室的博士畢業生安娜・勞科表示：「現在，理論上我們能夠製造出針對任何反應的定製酶。」她補充道：「這簡直顛覆了我們過去設計酶的方式。」

去年，碧加獲得盧保化學獎，表彰他在揭示蛋白質分子結構和開發利用 AI 設計新蛋白質技術方面的開創性貢獻。

過去，科學家們通常通過拚接現有蛋白質的成分來設計酶，期待這些拚接的部分能完成特定任務。然而，酶往往需要完成更精細的工作，它們在處理分子時需要多次改變形態。

華盛頓大學的研究團隊選用了絲氨酸水解酶這種已經研究得非常透徹的酶。該酶能夠切割許多含碳分子中的重要化學鍵，這些分子包括塑料、聚酯和人體內的一種常見脂肪。

研究人員使用了碧加實驗室開發的 RFdiffusion 模型，這是一款開源的蛋白質生成 AI 程序，並與一個名為 PLACER 的新工具結合，幫助篩選出最有潛力的從零開始設計的酶。然後，團隊測試了這些機器生成的酶的性能。

佩洛克表示：「它們還不如天然酶表現得好，但這些酶是計算機生成的，已經是目前為止最優秀的，並且非常精確。」

這項成就標誌著一個重要進展，證明研究人員已接近開發出能夠執行人類任務的新型酶，且這些酶的表現可能超越大自然中的天然酶。

杉田目前正在研發一種酶，旨在幫助降解地球上堆積如山的塑料廢料。由於塑料是一種在進化歷史上非常新的物質，酶還沒有足夠的時間進化出能夠降解它們的能力。

雖然絲氨酸水解酶家族中有一種酶能夠切割塑料的化學鍵，幫助處理如水瓶等塑料製品，但地球上還有許多其他類型的塑料需要以可持續的方式降解。

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