• 7 febrero, 2025

La inteligencia artificial diseña una nueva proteína mediante evolución simulada

La inteligencia artificial diseña una nueva proteína mediante evolución simulada

Más de 3000 millones de años de evolución han producido una imagen de la biología codificada en el espacio de las proteínas naturales.

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Un modelo de inteligencia artificial que combina biología, ciencia evolutiva e IA para lograr lo que hasta hace poco era considerado ciencia ficción: la creación de una proteína inexistente en la naturaleza.

Este avance ha sido posible gracias a la colaboración entre los científicos de EvolutionaryScale, una startup de IA fundada por ex ingenieros de Meta y respaldada por Amazon y NVIDIA, y la organización Arc Institute.

«Más de 3000 millones de años de evolución han producido una imagen de la biología codificada en el espacio de las proteínas naturales«, explican los investigadores dirigidos por Thomas Hayes, fundador de EvolutionaryScale. «Hoy demostramos que los modelos de lenguaje entrenados a escala con datos evolutivos pueden generar proteínas funcionales que están muy lejos de las proteínas conocidas», señalan en su estudio publicado en la revista Science.

El modelo de IA generativa multimodal fue diseñado para crear nuevas proteínas alimentando su componente de modelo de lenguaje grande (LLM, por sus siglas en inglés) con enormes cantidades de datos, incluidas más de 3000 millones de secuencias de proteínas y estructuras.

Ciencia evolutiva e IA

En este caso, el modelo fue entrenado para imitar 500 millones de años de evolución en la Tierra, permitiéndole razonar sobre la secuencia, la estructura y la función de las proteínas. Entre las distintas generaciones de proteínas sintetizadas por la inteligencia artificial, los investigadores encontraron una proteína fluorescente brillante que, desde un punto de vista evolutivo, está a gran distancia de las proteínas fluorescentes conocidas, con solo un 58% de identidad.

Se trata de una proteína completamente nueva, similar a las presentes en medusas y corales, responsables de su característico color fluorescente verde o del brillo de ciertos peces bioluminiscentes. Las proteínas son componentes fundamentales de la vida, desempeñando funciones esenciales como el desarrollo muscular, la respuesta inmune y procesos bioquímicos clave, entre ellos la fotosíntesis o la bioluminiscencia de algunos organismos. La proteína creada, denominada esmGFP, es fluorescente, al igual que su pariente tagRFP, pero con una estructura distinta.

Su código genético solo comparte un 58% de instrucciones con proteínas naturales similares, lo que significa que, en la naturaleza, se requerirían 96 mutaciones genéticas para alcanzar esta configuración. Según el estudio, estos cambios habrían tardado más de 500 millones de años en ocurrir de manera natural.

Ciencia evolutiva e IA

El potencial de ESM3 radica en su capacidad de modelar una amplia gama de proteínas y diseñar nuevas con un nivel de precisión sin precedentes. Esto ha sido posible gracias a su entrenamiento con proteínas provenientes de entornos diversos, que van desde la selva amazónica y las profundidades oceánicas hasta microbios hallados en respiraderos hidrotermales y muestras de suelo.

«Desde la selva amazónica y las profundidades oceánicas, hasta entornos extremos como los respiraderos hidrotermales o los microbios presentes en un simple puñado de tierra«, detallan los investigadores.

 

Fuente: Portafolio

Etiquetas: AMAZON / Inventos de la inteligencia artificial / modelo de IA generativa / nueva proteína mediante evolución simulada

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