Cientistas desenvolvem IA para criar proteínas jamais vistas antes

No que está sendo chamado de “ChatGPT da biologia”, uma nova inteligência artificial foi capaz de desenvolver uma proteína que não existe na natureza, mas que consegue realizar a função biológica da fluorescência. O modelo em questão é chamado de ESM3, e foi usado pela companhia EvolutionaryScale, cujos pesquisadores publicaram um estudo sobre o feito na base de dados científicos bioRxiv.

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Inteligência artificial prevê forma de quase todas as proteínas conhecidas

A empresa é formada por ex-funcionários da Meta, responsável pelo Facebook, e o ESM3 é um modelo de linguagem como o ChatGPT-4, da OpenAI. O software foi alimentado com 2,78 bilhões de proteínas diferentes, com dados incluindo a sequência de aminoácidos que formam cada uma, a estrutura (formato 3D da proteína) e função (o que a proteína faz).

Fazendo uma nova proteína

Para fazer o modelo de linguagem (LLM) trabalhar, os pesquisadores esconderam porções aleatórias de informação sobre cada proteína e pediram que ele previsse como seriam as partes faltantes. Alguns cientistas apontam que há limitações na previsão de modelos de linguagem, mas a alternativa seria usar raios-x para mapear estruturas proteicas uma por uma, o que é caro e demorado. A IA acelera bastante o processo.

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A EvolutionaryScale usa modelos de linguagem para criar proteínas e moléculas com funções diferentes, como o anticorpo da imagem (Imagem: EvolutionaryScale/Divulgação)

Além disso, o ESM3 é diferenciado — ele usou as informações sobre as proteínas às quais teve acesso, cujas características únicas chegam a 771 bilhões de combinações diferentes, e conseguiu gerar proteínas com funções específicas.

No caso, a função desejada era a fluorescência, cujo efeito é gerado quando uma proteína consegue capturar luz e liberá-la em uma frequência de onda mais alta, liberando um brilho esverdeado. As proteínas fluorescentes são importantes para a ciência, já que são ligadas a moléculas específicas para que sejam monitoradas e estudadas por cientistas.

O ESM3 foi capaz de gerar 96 proteínas com estruturas que provavelmente produziriam fluorescência. Os cientistas escolheram as proteínas com menos sequências em comum com proteínas fluorescentes naturais para verificar a eficiência do modelo.

Embora a proteína artificial gere um brilho 50 vezes mais fraco do que as naturais, o modelo conseguiu trabalhar em cima do resultado para aumentar o brilho, criando uma proteína diferente de qualquer uma encontrada na natureza, apelidada de esmGPF.

As iterações da IA, segundo os cientistas, levaram instantes, algo que a evolução teria levado milhões de anos para fazer — mais uma das vantagens da tecnologia no estudo da biologia.