人工智能助力酶设计突破：成功设计可催化复杂反应的全新酶

IT之家2月17日报道称，由诺贝尔奖得主大卫・贝克尔领导的华盛顿大学研究团队利用AI从零开始设计有效的酶，这一成就被研究人员视为“科学领域的一项重大挑战”。

据悉，酶被称为自然界的“魔法师”，能在温和条件下迅速加速化学反应，并改变分子结构。酶存在于生物体的细胞中，是生命必需的组成部分。目前，酶在药物生产和工业中得到广泛应用。新设计的酶工具有望推动更多领域的应用。

贝克尔实验室的博士毕业生安娜・劳科表示：“我们现在理论上可以制造针对任何反应的定制酶。”她补充说：“这改变了我们过去设计酶的方式。”

去年，贝克尔因揭示蛋白质分子结构以及在利用AI设计新蛋白质技术方面的开创性贡献而获得诺贝尔化学奖。

过去，科学家通常通过组合现有蛋白质的组成来设计酶，希望这些组件能完成特定任务。然而，酶通常需要更精细的工作，在处理分子时需要多次改变形态。

华盛顿大学的研究团队选择了丝氨酸水解酶这种已被深入研究的酶。这种酶能够切割许多含碳分子中的重要化学键，这些分子包括塑料、聚酯以及人体内一种常见的脂肪。

研究人员采用了贝克尔实验室开发的RFdiffusion模型，这是一个开源的蛋白质生成AI程序，并结合了一个名为PLACER的新工具，帮助筛选出最有潜力的从零开始设计的酶。然后，团队测试了这些机器生成的酶的性能。

佩洛克说：“这些酶虽然表现不及天然酶，但它们是由计算机生成的，是迄今为止最优秀且非常精确的。”

这一成就标志着重要进展，证明研究人员已接近开发出可执行人类任务的新型酶，这些酶的表现甚至可能超越大自然中的天然酶。

目前，杉田正在研发一种酶，旨在帮助分解地球上堆积如山的塑料废料。由于塑料是一种在进化历史上非常新的物质，酶还没有足够的时间发展出能够降解它们的能力。

尽管丝氨酸水解酶家族中有一种酶可以切割塑料的化学键，帮助处理诸如水瓶等塑料制品，但在地球上依然存在许多其他类型的塑料需要以可持续的方式分解。

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