Quando o aprendizado de máquina ajuda os cientistas a criar proteínas artificiais

Para aproveitar o poder das proteínas naturais, uma equipe de pesquisadores da Pritzker School of Molecular Engineering (Universidade de Chicago) tentou desenvolver, usando aprendizado de máquina, proteínas artificiais capazes de tratar doenças, absorver carbono ou capturar energia.

Com base em informações extraídas de bancos de dados genômicos de proteínas, obtidos de uma máquina de aprendizado automático, eles conseguiram determinar as leis de design que permitiram o desenvolvimento dessas proteínas sintéticas.

É claro que proteínas elaboradas competem com proteínas naturais. E eles são muito melhores em imitar reações químicas do que proteínas naturais. O que é simplesmente incrível.

Um modelo de trabalho para a criação de enzimas artificiais

Há quinze anos, o professor Rama Ranganathan e seus colaboradores trabalham no estudo das regras básicas da estrutura e funcionamento das proteínas naturais, utilizando bancos de dados genômicos. Eles foram capazes de estabelecer modelos matemáticos usando aprendizado de máquina para aprender mais sobre essas regras famosas.

A partir desses modelos, a equipe tentou entender como são produzidas as enzimas da corismato mutase, proteína essencial para a vida de diversos microrganismos e plantas.

O modelo revelou que é possível vislumbrar novas sequências artificiais com as mesmas propriedades desta família de proteínas conservando as posições dos aminoácidos e com base nas correlações na evolução dos pares de aminoácidos que a compõem.

Proteínas artificiais para melhorar nosso modo de vida

Uma vez definido o modelo de design, é hora de passar para a produção real das novas proteínas. Para isso, eles clonaram genes sintéticos desenhados por eles mesmos e os implantaram em bactérias para codificar as proteínas artificiais.

Como resultado, as bactérias produziram proteínas artificiais com as mesmas funções catalíticas das enzimas naturais do corismato mutase.

Segundo os pesquisadores, muitos estudos ainda precisam ser feitos para aprofundar as implicações dessa nova técnica. No entanto, eles esperam poder usar esse sistema para desenvolver proteínas que possam fornecer soluções urgentes para questões sociais como as mudanças climáticas.

Além disso, uma empresa chamada Evozyne já está encarregada de comercializar as aplicações desta técnica revolucionária nos setores de energia, meio ambiente, catálise e agricultura.