ИИ-модели научились прослеживать эволюцию вирусов
ИИ-модели позволили ученым анализировать эволюцию вирусных белков. Это дает возможность предсказывать, какие клетки может поразить вирус, и подготовиться к будущим эпидемиям.
Первое, что сделали ученые, когда началась пандемия COVID-19, они секвенировали вирус SARS-CoV-2. Его РНК было опубликована 10 января 2020 года. И в течение всех последующих лет (и до сих пор) генетики секвенируют вирус и отслеживают его мутации. Но вирус меняется быстро, его свойства проследить по РНК сложно. Еще сложнее сказать: опасны мутации или нейтральны.
Ученые понимали, что гораздо более эффективно отслеживать не РНК вируса, а его работающие белки. Но инструмента анализа белков в начале 2020 года не было, он появился позднее, и потребовалось еще несколько лет, прежде чем ученые его освоили.
В работе, опубликованной в журнале Nature, Джо Гроув, молекулярный биолог из Университета Глазго, и его команда демонстрируют возможности ИИ-моделей для исследования эволюции белков на примере флавивирусов – группы, в которую входят вирусы гепатита С, денге и Зика. Одной из проблем до сих пор было происхождение белков, которые флавивирусы используют для вторжения в клетки. Эти белки определяют круг клеток-хозяев, которые вирусы способны заразить.
Исследователи использовали модель AlphaFold2 компании Google DeepMind и модель ESMFold, разработанную компанией Meta. Ученые получили более 33 тысяч структур белков из 458 видов флавивирусов. В результате ученым удалось выявить белки вирусного входа флавивирусов.
Кроме того ученые обнаружили, что разные вирусы, несмотря на различные РНК, используют похожие белки для вторжения в клетку. Вирусы "воруют" друг у друга эффективный генетический материал. Например, подгруппа вирусов, включающая гепатит С, заражает клетки с помощью системы, аналогичной той, которую ученые обнаружили у пестивирусов – группы, включающей вирус, вызывающий геморрагическую лихорадку у свиней.
"На уровне РНК-последовательностей вирусы настолько отличаются, что мы не можем сказать, связаны они между собой или нет, – говорит Гроув. – С появлением возможности анализа структуры белка, мы увидели все достаточно ясно".
Дэвид Мой из Лозаннского университета, говорит, что исследование флавивируса – это верхушка айсберга, и что эволюционные истории других вирусов и даже некоторых клеточных организмов, вероятно, будут переписаны с помощью ИИ. "Мы перепишем их истории с помощью инструментов нового поколения", – заявляет Мой.
