Фермент Taq-полимераза улучшен с помощью искусственного интеллекта

Опубликована статья «Enhancing the reverse transcriptase function in Taq polymerase via AI-driven multiparametric rational design [Усиление функции обратной транскрипции фермента Taq-полимераза с помощью рационального дизайна методами искусственного интеллекта]» в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. В работе используются расчёты и модели, построенные NOVEL и Институтом искусственного интеллекта МГУ.

Нашей команде удалось обучить модель регрессии для прогнозирования множественных свойств фермента Taq-полимераза в зависимости от изменения первичной последовательности. Модель регрессии была построена на скрытых представлениях аминокислотной последовательности, полученных с помощью большой языковой белковой модели.

С помощью построенной модели проведён скрининг in silico более 18 миллионов потенциальных мутаций оригинального фермента, сузив поле до 16 лучших кандидатов для комплексной оценки в лабораторных условиях. В итоге получено 18 вариантов фермента, которые продемонстрировали заметно улучшенную ревертазную активность, сохраняя при этом благоприятный баланс других ключевых свойств. Несколько ферментов, проверенных с помощью этой процедуры, были эффективны в одноферментных установках ПЦР с обратной транскрипцией в реальном времени, что подразумевает их полезность для разработки новых инструментов для технологий ПЦР с обратной транскрипцией в реальном времени, таких как обнаружение патогенной РНК и анализ экспрессии генов.

Апробированный подход предлагает надежную основу для проектирования мутантов ферментов, адаптированных к конкретным биотехнологическим приложениям. С полным текстом статьи можно ознакомиться по ссылке https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2024.1495267/full.