人工智能有助于提供最完整的相互作用图，这是细菌生存的关键

UAB研究人员绘制了最完整的细菌基本相互作用组图，即蛋白质如何结合和相互作用以执行对其生存至关重要的功能。这项研究发表在《eLife》杂志上，使用人工智能工具AlphaFold对1400多个交互进行了预测和建模。研究结果揭示了这些机制以前未知的细节，并为开发新的抗生素提供了潜在的靶点

细菌执行许多对其生存至关重要的功能，如产生所需的能量、DNA复制和细胞分裂以繁殖，或合成细胞膜以保护自己并与环境相互作用等。所有这些过程都涉及复合物，这些复合物需要一组至关重要的蛋白质的协调作用：没有它们，这些过程就不会发生，细菌就会死亡

因此，详细了解这些基本过程是如何调节的，涉及哪些蛋白质以及它们如何相互作用，对于理解细菌生长、繁殖和存活的机制至关重要

迄今为止进行的实验技术已经能够识别蛋白质之间的数百万种相互作用和这些蛋白质的数千种结构，但这些都是原始数据，会产生大量假阳性；实际上没有价值的互动

通过最近开发的人工智能模型，如AlphaFold2，可以以类似于实验方法的精度获得蛋白质结构，并区分真正的蛋白质-蛋白质相互作用和假相互作用（假阳性）

巴塞罗那自治大学生物化学和分子生物学系的研究人员使用AlphaFold2人工智能模型来预测对细菌生存至关重要的蛋白质-蛋白质相互作用，共有1402种可能的相互作用，构成了所谓细菌必需相互作用组的最完整图谱

所有这些相互作用扩展了我们对细菌生存所需作用机制的了解，并使我们能够确定哪些蛋白质-蛋白质相互作用可能是开发新抗生素的目标

UAB讲师、研究主任Marc Torrent解释道：“我们已经获得了细菌基本相互作用图，其中收集了细菌生存和繁殖所必需的所有相互作用。我们使用新的人工智能工具，特别是AlphaFold，对这些相互作用进行了结构表征。”。“我们相信这些结构是开发新抗生素的参考，因为能够抑制这些相互作用的分子的行为就像具有不同寻常作用机制的抗生素。”

细菌活性涉及4000至5000种蛋白质。这一组被称为细菌蛋白质组，产生了一个可能有多达2000万种相互作用的相互作用组。但据估计，一个物种中发生的相互作用，例如大肠杆菌，仅限于约12000种。并不是所有这些相互作用对细菌的生存都是必不可少的

为了区分基本的相互作用，研究人员只考虑了那些相互作用形成复合物的两种蛋白质存在于至少两种不同的细菌物种中的蛋白质。有了这些过滤器和人工智能模型AlphaFold2的帮助，研究人员获得了一组1402种必需的蛋白质-蛋白质相互作用

为了测试AlphaFold2的可靠性，研究团队将其预测与之前通过实验获得的140种蛋白质-蛋白质相互作用进行了比较。结果是一种预测能力，作者称之为优秀，因为人工智能非常准确地预测了113种实验相互作用（81%）

研究人员认为，在实验数据库中发现的许多蛋白质-蛋白质相互作用复合物可能是假阳性

研究人员强调，使用这种方法，发现了一组以前未知的蛋白质-蛋白质相互作用，它们在九个必需过程中起作用：细胞膜中的脂肪酸生物合成、外膜中的脂多糖合成、脂质运输、外膜中蛋白质和脂蛋白运输，细胞分裂、杆菌中细长形状的维持、细菌繁殖的DNA复制和泛醌合成

对这些新发现的蛋白质复合物结构的详细了解为这些重要细菌过程中涉及的分子机制提供了新的见解，并为开发新的抗生素铺平了道路