科学家们通过巧妙地融合注意力神经网络与图神经网络的力量,开辟了一条全新的蛋白质设计之路。他们将几何深度学习的精髓与语言模型的魅力相结合,不仅能够准确预测现存蛋白质的特性,还能想象出自然界尚未孕育出的新奇蛋白质。这项技术正如同一位天才艺术家,将几乎无限多样的构建块排列组合,以创造出执行各种生物任务的独特作品——蛋白质。
然而,要把这些构建块转化为具有特定功能的定制品,这就像是一场挑战巨大的逆向工程。传统方法在处理这种“反向操作”时常常显得束手无策,但这次创新模型却以其前所未有的能力,重新组合了大自然提供的一切原材料,从而实现了全新的功能,并解决了多种复杂问题。
这个革命性的过程是如何进行呢?研究人员首先将数字、描述、任务和其他元素编码成符号,使它们适应神经网络的大脑工作模式。在训练阶段,他们教导模型根据不同蛋白质的特殊功能来预测它们序列、溶解度以及氨基酸配比。然后,当接收到一个新蛋白质需要具备哪些初始参数后,该模型便展现出了它惊人的创造力,生成了全新的结构。
例如,这种方法不仅可以创造出以前必须溶解在水中的坚固抗菌蛋白,还能进化一种天然存在于丝状生物体中的丝蛋 protein,使其拥有螺旋形或褶皱结构,从而赋予它弹性和韧性。这项技术之广泛应用意味着,它不仅局限于protein设计领域,也有潜力扩展至设计具有特定失效模式的人工材料等众多领域,为生命科学乃至材料科学带来了前所未有的革新动态。