Engenheiros do MIT projetam proteínas por seu movimento, não apenas por sua forma

As proteínas são muito mais do que nutrientes que rastreamos em um rótulo alimentar. Presentes em todas as células de nossos corpos, elas funcionam como as máquinas moleculares da natureza. Elas caminham, esticam, dobram e flexionam para realizar suas funções, bombeando sangue, combatendo doenças, construindo tecidos e muitas outras funções pequenas demais para serem vistas a olho nu. Sua força não vem apenas da forma, mas de como elas se movem. 

Nos últimos anos, a inteligência artificial permitiu que cientistas projetassem estruturas de proteínas inteiramente novas, não encontradas na natureza, adaptadas para funções específicas, como a ligação a vírus, ou a imitação das propriedades mecânicas da seda para materiais sustentáveis. Mas projetar apenas pela estrutura é como construir uma carroceria de carro sem nenhum controle sobre o desempenho do motor. As vibrações sutis, as mudanças e a dinâmica mecânica de uma proteína são tão críticas para suas funções quanto sua forma.

Agora, engenheiros do MIT deram um grande passo para preencher essa lacuna com o desenvolvimento de um modelo de IA conhecido como VibeGen. Se a codificação de vibrações permite que os programadores descrevam o que desejam e, em seguida, a IA gera o software, o VibeGen faz o mesmo para moléculas vivas: especifique a vibe — o padrão de movimento que você deseja — e o modelo escreve a proteína. 

O novo modelo permite que os cientistas direcionem como uma proteína se flexiona, vibra e muda entre formas em resposta ao seu ambiente, abrindo uma nova fronteira no design da mecânica molecular. O VibeGen se baseia em uma série de avanços do <a href="https://lamm.mit.edu/" target="_blank">laboratório Buehler</a> em IA agentiva para ciência — sistemas nos quais múltiplos modelos de IA colaboram autonomamente para resolver problemas complexos demais para qualquer modelo único.

“A essência da vida em níveis moleculares fundamentais reside não apenas na estrutura, mas no movimento”, diz Markus Buehler, o Professor de Engenharia Jerry McAfee nos departamentos de Engenharia Civil e Ambiental e Engenharia Mecânica. “Tudo, desde o dobramento de proteínas até a deformação de materiais sob estresse, segue as leis fundamentais da física.”

Buehler e seu ex-pós-doutorando, Bo Ni, identificaram uma necessidade crítica para o que eles chamam de IA sensível à física: sistemas capazes de raciocinar sobre o movimento, não apenas instantâneos da estrutura molecular. “A IA deve ir além da análise de formas estáticas para entender como a estrutura e o movimento estão fundamentalmente interligados”, Bue