Репортаж от Wedoany，Команда Гао Цайся из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук успешно использовала искусственный интеллект для создания с нуля функционально активных синтетических растительных иммунных рецепторов.
В естественной иммунной системе растений NLR-иммунные рецепторы действуют как «часовые», распознавая специфические белки патогенов или вирусов и активируя защиту. Однако количество природных рецепторов ограничено, а структура их распознающих модулей сложна и трудно поддается модификации, при этом быстрая мутация патогенов может привести к потере устойчивости. Команда Гао Цайся сосредоточилась на классе NLR-рецепторов, содержащих интегрированные домены-приманки, которые имеют компактную структуру, функционально независимы и могут быть заменены и собраны.
Сначала команда использовала ИИ для прогнозирования трехмерной структуры белков патогенов, затем с помощью инструмента BindCraft разработала с нуля связывающие белки, которые плотно взаимодействуют с белками патогенов, и, наконец, встроила этот искусственный распознающий модуль в каркас иммунного рецептора риса, создав синтетического иммунного часового. В качестве мишени был выбран капсидный белок вируса Y картофеля: из 48 разработанных синтетических иммунных рецепторов 11 смогли точно распознать и активировать иммунитет. Впоследствии для различных патогенов растений, включая вирусы, бактерии, грибы и оомицеты, было разработано 391 рецептор, из которых 71 успешно активировал иммунитет, что дало уровень успеха около 20%.
Некоторые начальные версии, разработанные ИИ, имели проблемы с недостаточной иммунной активностью или самопроизвольной активацией. Для решения этой проблемы команда внедрила систему направленной эволюции в растениях, оптимизируя синтетические иммунные рецепторы внутри растительных клеток, повышая их активность и снижая уровень самопроизвольной активации, что сформировало полный цикл разработки «проектирование — создание — тестирование — эволюция».
Рецензенты отметили, что это исследование является значительным прорывом в области инженерии растительного иммунитета, закладывая основу для создания долговременной широкоспектральной устойчивости к болезням.
Гао Цайся заявила, что эта работа знаменует собой смену парадигмы в области растительных иммунных рецепторов — от «естественного обнаружения» к «искусственному точному проектированию», продвигая селекцию на устойчивость к болезням от «использования природы» к «целенаправленному созданию».
