Quand le Machine Learning aide les scientifiques à créer des protéines artificielles

Afin d’exploiter le pouvoir des protéines naturelles, une équipe de chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering (Université de Chicago) a tenté d’élaborer grâce au machine learning, des protéines artificielles capables de traiter des maladies, d’absorber du carbone ou encore de capter de l’énergie.

En se basant sur les informations extraites des bases de données génomiques des protéines, obtenues à partir d’une machine d’apprentissage automatique, ils ont, ainsi, pu déterminer les lois de conception qui ont permis l’élaboration de ces protéines synthétiques.

Photos de brins d'ADN

Photo de Mahmoud Ahmed. Crédits Pixabay

Force est de constater que les protéines élaborées rivalisent avec les protéines naturelles. Et elles arrivent bien mieux à reproduire les réactions chimiques que ne le font les protéines naturelles. Ce qui est juste incroyable.

Un modèle fonctionnel pour créer des enzymes artificiels

Depuis une quinzaine d’années, le professeur Rama Ranganathan et ses collaborateurs se sont planché sur l’étude des règles de base de la structure et du fonctionnement des protéines naturelles, à partir de bases de données génomiques. Ils ont ainsi pu établir des modèles mathématiques en se servant de l’apprentissage automatique afin d’en savoir plus sur ces fameuses règles.

À partir de ces modèles conçus, l’équipe s’est essayée à comprendre comment s’élaborent les enzymes de la chorismate mutase, une protéine essentielle pour la vie de plusieurs microorganismes et plantes.

Le modèle a révélé qu’il est possible d’envisager les nouvelles séquences artificielles ayant les mêmes propriétés que cette famille des protéines en conservant les positions des acides aminés et en se basant sur les corrélations dans l’évolution des paires d’acides aminés qui la composent.

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Des protéines artificielles pour améliorer notre mode de vie

Une fois le modèle de conception défini, il faut passer à la fabrication proprement dite des nouvelles protéines. À cet effet, ils ont cloné des gènes synthétiques conçus par leur soin et les ont implantés dans des bactéries pour coder les protéines artificielles.

Résultat, les bactéries produisaient des protéines artificielles dotées des mêmes fonctions catalytiques que les enzymes chorismate mutase naturelles.

Selon les chercheurs, beaucoup d’études restent à faire pour approfondir les implications de cette nouvelle technique. Néanmoins, ils espèrent pouvoir utiliser ce système pour élaborer des protéines pouvant apporter des solutions urgentes d’ordres sociétaux comme le changement climatique.

D’ailleurs, une société baptisée Evozyne est déjà chargée de commercialiser les applications de cette technique révolutionnaire dans le secteur de l’énergie, de l’environnement, de la catalyse et de l’agriculture.

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