Podría este software ayudar a la creación e investigación de nuevos fármacos
Al combinar un método de criomicroscopía electrónica y aprendizaje automático, científicos lograron desarrollar sistema de visualización de proteínas
NotiPress.- Investigadores del Instituto Tecnológicos de Massachusetts (MIT) desarrollaron un nuevo software basado en inteligencia artificial (IA) capaz de reconstruir estructuras y movimientos en imagen de una proteína. Por medio de criomicroscopía electrónica combinada con aprendizaje automático (ML, en inglés) los científicos producen imágenes tridimensionales, las cuales pueden observar a detalle las estructuras de la proteína. Además, esta innovación tecnológica ya está en uso de expertos para estudiar la proteína spike del virus SARS-CoV-2 responsable de la pandemia de Covid-19.
Publicado en la revista Nature Methods, investigadores del MIT detallaron que a la técnica de criomicroscopía electrónica para observar en imagen a las proteínas se le agregó un algoritmo de machine learning. La tarea de dicho algoritmo se enfoca en identificar las múltiples estructuras que una proteína puede llegar a tener. Esta nueva “arquitectura de red neuronal” permite visualizar de manera eficiente el modelo completo de una proteína, en vez de utilizar la representación tradicional de la estructura proteica.
Ellen Zhong, graduada del MIT y autora principal del estudio, señala que con el amplio poder de representación de las redes neuronales se puede extraer información estructural de imágenes ruidosas. Además, con la combinación de criomicroscopía y ML se pueden “visualizar movimientos detallados de máquinas macromoleculares”, agregó.
Por su parte, Joseph Davis, profesor asistente para el desarrollo de carreras de Whitehead en el Departamento de Biología del MIT, indicó que el ML ayudan a capturar con mayor nitidez la imagen. El machine learning “nos permite inspeccionar la variedad de estados estructurales presentes en una muestra”, explicó.
Los investigadores demostraron la utilidad de dichos avances tecnológicos al analizar la estructura que se forma durante el proceso de ensamblaje de ribosomas. Estos orgánulos celulares son responsables de leer el ARN mensajero y traducirlo en proteínas, lo cual es importante para el desarrollo de nuevos tratamientos y vacunas contra virus como el SARS-CoV-2.
Asimismo, el equipo de científicos aseguró que ya se está usando esta técnica para estudiar la proteína spike de la Covid-19; proteína viral que se une a las células humanas para después ingresar a éstas. Los investigadores detallan que el receptor de unión dominante (RUD) de dicha proteína tiene tres sub-unidades, las cuales pueden apuntar ya sea hacia arriba o hacia abajo aleatoriamente.
Con el nuevo software Zhong y su equipo podrán observar de cerca el comportamiento de los RUD y posteriormente obligarlos a apuntar hacia arriba o hacia abajo. Ello, con la finalidad de experimentar con las proteínas y así obtener información para la elaboración de medicinas en el futuro.
Joseph Davis confía en que la nueva técnica de observar las proteínas pueda dar todo tipo de detalles sobre el comportamiento de virus y enfermedades. Este avance en software permite a los científicos tener mayor conocimiento de la estructura de proteínas y por lo tanto cómo se comportan.