Изменил только одну молекулу. Искусственный интеллект помог остановить вирус

Ученые из Университета штата Вашингтон нашли способ останавливать некоторые вирусы еще до того, как они попадают в клетки и начинают инфекцию. Для этого они повлияли только на одно ключевое молекулярное взаимодействие, без которого вирус не может проникнуть внутрь клетки.

Исследование опубликовали в научном журнале Nanoscale. Над ним работали специалисты из Школы машиностроения и материаловедения и кафедры ветеринарной микробиологии и патологии.

Ученые сосредоточились на так называемом «фузионном» белке, который герпесвирусы используют, чтобы прикрепиться к клетке и соединиться с ней. Именно этот процесс позволяет вирусу проникнуть внутрь и вызвать заболевание. Как именно этот большой и сложный белок меняет свою форму во время заражения, до сих пор изучено не до конца. Это одна из причин, почему вакцины против многих распространенных герпесвирусов до сих пор не созданы.

«Вирусы очень „умные“. Процесс проникновения в клетку сложный и включает много взаимодействий. Но не все они одинаково важны — большинство может быть фоном, а некоторые являются критическими», — пояснил Джин Лю, профессор Университета штата Вашингтон и один из авторов исследования.

Команда использовала искусственный интеллект и компьютерные модели на молекулярном уровне. Ученые проанализировали тысячи возможных взаимодействий внутри фузионного белка и нашли одну аминокислоту, которая играет ключевую роль в проникновении вируса в клетку. Для этого они создали алгоритм, который анализировал взаимодействия между аминокислотами — «кирпичиками», из которых состоят белки, — а машинное обучение помогло отсеять самые важные из них.

После этого лабораторные эксперименты показали: если изменить только эту одну аминокислоту, вирус больше не может сливаться с клеткой. В результате герпесвирус фактически теряет способность проникать внутрь клеток.

По словам Лю, компьютерные расчеты были решающими, ведь проверка даже одного такого взаимодействия в лаборатории может длиться месяцами.

«Это было одно взаимодействие из тысяч. Без моделирования поиск методом проб и ошибок мог бы длиться годы», — отметил он.

В то же время исследователи отмечают, что еще нужно выяснить, как изменение одной аминокислоты влияет на структуру всего белка в целом. Следующий этап — лучше понять, как такие мелкие изменения на молекулярном уровне приводят к большим структурным изменениям в белках.