Mutagênese Guiada por Aprendizado de Máquina para Evolução Direcionada de Proteínas Fluorescentes

A evolução molecular baseada em mutagênese é amplamente utilizada na engenharia de proteínas. No entanto, proteínas ótimas são frequentemente difíceis de obter devido a um grande espaço de sequência. Aqui, propomos uma abordagem inovadora que combina evolução molecular com aprendizado de máquina. Nessa abordagem, realizamos duas rodadas de mutagênese onde uma biblioteca inicial de variantes de proteínas é usada para treinar um modelo de aprendizado de máquina a guiar a mutagênese para a biblioteca da segunda rodada. Isso nos permite preparar uma pequena biblioteca adequada para experimentos de triagem com alta riqueza de proteínas funcionais. Demonstramos uma prova de conceito da nossa abordagem ao alterar a proteína fluorescente verde de referência (GFP) de modo que sua fluorescência mudasse para amarelo. Obtivemos com sucesso várias proteínas mostrando fluorescência amarela, 12 das quais tinham comprimentos de onda mais longos do que a proteína fluorescente amarela de referência (YFP). Esses resultados mostram o potencial da nossa abordagem como um método poderoso para a evolução direcionada de proteínas fluorescentes.