Maschinelles Lernen revolutioniert das Design flexibler Proteine

VANCOUVER / LONDON (IT BOLTWISE) – Auf der International Conference on Machine Learning (ICML) wurde ein bedeutender Fortschritt im Bereich der Proteinforschung vorgestellt. Ein Team von Wissenschaftlern des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPIP) hat ein innovatives Computermodell entwickelt, das in der Lage ist, Proteine mit außergewöhnlich flexiblen Strukturen zu entwerfen.

Die Entwicklung neuer Proteine mit maßgeschneiderter Flexibilität könnte die Biotechnologie, Medizin und Umweltforschung revolutionieren. Das Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) und das Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) haben ein Computermodell entwickelt, das Proteine mit flexiblen Strukturen erzeugen kann, die in der Natur selten vorkommen. Diese Innovation wurde kürzlich auf der International Conference on Machine Learning (ICML) in Vancouver präsentiert.

Proteine sind in der Natur allgegenwärtig und erfüllen eine Vielzahl von Funktionen im Organismus. Die Möglichkeit, neue Proteine mit spezifischen funktionellen Eigenschaften zu entwerfen, eröffnet neue Horizonte in der Biotechnologie und Medizin. Besonders interessant ist die Anwendung in der Entwicklung von Therapien und der Lösung von Nachhaltigkeitsproblemen, wie dem Abbau von Plastik.

Ein entscheidendes Merkmal funktioneller Proteine ist ihre strukturelle Flexibilität. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, ihre Form zu ändern und sich an verschiedene Aufgaben anzupassen. Das neue Modell, das von den Forschern entwickelt wurde, zielt darauf ab, Proteine mit genau dieser Flexibilität zu entwerfen. Es besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem neuronalen Netzwerk, das die Flexibilität von Protein-Backbones vorhersagt, und einem generativen Modell für Proteinstrukturen.

Die Forscher haben gezeigt, dass ihr Modell in der Lage ist, Proteine mit gewünschten Flexibilitätsmustern zu erzeugen, selbst für Muster, die in natürlichen Proteinen ungewöhnlich sind. Dies könnte insbesondere für die Entwicklung von Katalysatoren wie Enzymen von Bedeutung sein, bei denen Flexibilität eine Schlüsselrolle spielt.

Die Arbeit der Forscher wurde von der Klaus Tschira Stiftung unterstützt und stellt einen wichtigen Schritt in Richtung des Ziels dar, neue Proteine für spezifische Anwendungen zu entwerfen. Die Ergebnisse ihrer Forschung könnten weitreichende Auswirkungen auf die Biotechnologie und verwandte Bereiche haben.

Die Forscher betonen, dass die strukturelle Flexibilität von Proteinen ein entscheidender Faktor für ihre Funktionalität ist. Durch die Nachahmung dieser Eigenschaft in neu entwickelten Proteinen könnten neue biotechnologische Anwendungen ermöglicht werden. Dies könnte nicht nur die Effizienz bestehender Prozesse verbessern, sondern auch neue Möglichkeiten in der Medizin und Umweltforschung eröffnen.

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