Исследователи из лаборатории Дэвида Бейкера в Вашингтонском университете применили ИИ для создания синтетических ферментов, способных расщеплять целевые белки. В работе использовались инструменты RFdiffusion2 для проектирования каркаса фермента и ProteinMPNN для подбора аминокислот, что позволило нацелить их на белки, связанные с неврологическими заболеваниями.
Ученые работали с двумя типами протеаз: цинковой из пищеварительной системы раков и цистеиновой из дрожжей. В ходе экспериментов с цистеиновой протеазой было создано 12 каркасов и 69 наборов аминокислот, успех составил 19 процентов. Для цинковой протеазы протестировали 135 вариантов, причем добавление молекулы воды в качестве ограничения значительно повысило эффективность.
Оптимизация структуры позволила существенно ускорить реакцию. Лучший вариант цистеиновой протеазы ускорил расщепление пептидной связи в 10 в 9-й степени раз. Улучшенная версия цинковой протеазы v2 оказалась в 30 раз активнее исходного дизайна, ускорив расщепление связей в 10 в 10-й степени раз.
Команда спроектировала протеазы, нацеленные на белки, ассоциированные с болезнью Альцгеймера и лобно-височной деменцией. Хотя ферменты показали способность расщеплять мишени в клетках, авторы отмечают сложности в доставке белков в организм и риск иммунного ответа, что требует дальнейших исследований для разработки терапии.
