Модель BioEmu научилась предсказывать, как «шевелятся» белки

Предсказать, как именно будет вести себя белок, — задача не из легких. Но теперь у науки появился новый помощник: BioEmu. Эта модель ИИ изучает тысячи форм белков за считанные минуты, делая то, на что раньше уходили дни и недели.
Автор Наука Mail
BioEmu
Модель сочетает данные из AlphaFold, молекулярной динамики и экспериментов — такого раньше не былоИсточник: Unsplash

В журнале Science 10 июля 2025 года появилась работа, которая может изменить будущее молекулярной биологии. Ученые представили BioEmu — генеративную модель искусственного интеллекта, способную быстро и точно предсказывать конформационные, то есть пространственные формы белков. Эти формы лежат в основе всех функций белков в организме: от иммунных реакций до работы ферментов и гормонов.

Обычно такие прогнозы требуют дорогостоящего моделирования молекулярной динамики, процесса, который симулирует движение атомов белка. Он крайне точен, но занимает недели вычислений. BioEmu делает это за один час на обычной видеокарте — и с поразительной точностью. Все благодаря объединению обучающих данных от AlphaFold, компьютерных симуляций и реальных экспериментов.

BioEmu
BioEmu точно воспроизводит моделирование белка G, выполненное в рамках исследования DE Shaw (DESRES), с минимальными вычислительными затратами. Вверху мы сравниваем распределения структур, полученных с помощью экстенсивного МД-моделирования (слева) и независимой выборки из BioEmu-1 (справа). Внизу показаны три репрезентативные структуры выборкиИсточник: Microsoft

Модель построена так, чтобы учитывать тысячи возможных форм, которые может принимать белок в состоянии равновесия. При этом используется алгоритм PFFT — метод точной настройки предсказаний, позволяющий подстроить модель под реальные данные даже без полной информации о структуре. Это дает BioEmu серьезное преимущество перед предыдущими ИИ-решениями.

BioEmu
BioEmu точно предсказывает стабильность белка. Слева представлен график зависимости экспериментально измеренной разницы свободной энергии ΔG от значений, предсказанных BioEmu-1. Справа показан белок в свернутой и развернутой структурахИсточник: Microsoft

Хотя BioEmu не может пока моделировать взаимодействие белков с мембранами или внешними условиями, такими как температура, авторы считают, что это лишь первый шаг. Модель уже способна удешевить и ускорить биотехнологические и медицинские исследования, приближая нас к точной и быстрой расшифровке поведения белков.

BioEmu показывает, что мощные ИИ-инструменты могут не только ускорить, но и полностью изменить биомолекулярные исследования. Ранее Наука Mail рассказала, как нейросети помогают ученым создавать материалы и вещества, которые раньше считались невозможными — от новых сплавов до полимеров для батарей будущего.