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

2 月 17 日消息，据 GeekWire 报道，由诺贝尔奖得主大卫・贝克尔领导的华盛顿大学研究团队正在利用 AI 从零开始设计有效的酶，这项成就被研究人员视为“科学中的一项巨大挑战”。

据了解，酶是自然界中的“魔法师”，它们能够在温和条件下迅速加速化学反应，并改变分子的结构。酶存在于所有生物体的细胞中，是生命必不可少的组成部分。目前，酶已经在药物生产和工业过程中得到应用。新开发的酶设计工具有望推动更广泛的应用领域。

贝克尔实验室的博士毕业生安娜・劳科表示：“现在，理论上我们能够制造出针对任何反应的定制酶。”她补充道：“这简直颠覆了我们过去设计酶的方式。”

去年，贝克尔获得诺贝尔化学奖，表彰他在揭示蛋白质分子结构和开发利用 AI 设计新蛋白质技术方面的开创性贡献。

过去，科学家们通常通过拼接现有蛋白质的成分来设计酶，期待这些拼接的部分能完成特定任务。然而，酶往往需要完成更精细的工作，它们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用了丝氨酸水解酶这种已经研究得非常透彻的酶。该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、聚酯和人体内的一种常见脂肪。

研究人员使用了贝克尔实验室开发的 RFdiffusion 模型，这是一款开源的蛋白质生成 AI 程序，并与一个名为 PLACER 的新工具结合，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。

佩洛克表示：“它们还不如天然酶表现得好，但这些酶是计算机生成的，已经是目前为止最优秀的，并且非常精确。”

这项成就标志着一个重要进展，证明研究人员已接近开发出能够执行人类任务的新型酶，且这些酶的表现可能超越大自然中的天然酶。

杉田目前正在研发一种酶，旨在帮助降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进化出能够降解它们的能力。

虽然丝氨酸水解酶家族中有一种酶能够切割塑料的化学键，帮助处理如水瓶等塑料制品，但地球上还有许多其他类型的塑料需要以可持续的方式降解。