Claude pomógł opisać pierwszą strukturę vault u prokariotów

Czym są cząstki vault i co odkrył Anthropic

Cząstki vault to duże, puste w środku beczki z białka, obecne w niemal wszystkich komórkach ludzkiego ciała. Odkryto je w 1986 roku, a ich funkcji do dziś nie potwierdzono. Myszy pozbawione części składników vault żyją, co utrudnia badania. Odpowiedniki głównego białka vault znano już z genomów bakterii i fagów, ale według Anthropic nikt nie wykazał, że tworzą one kompletne cząstki.

Zespół biologiczny Anthropic pokazał, że takie białka składają się w cząstki vault po wytworzeniu w bakterii E. coli. Kriomikroskopia elektronowa, czyli obrazowanie zamrożonych cząstek wiązką elektronów, potwierdziła kształt vault u czterech białek, dwóch z bakteriofagów i dwóch z bakterii. Najdokładniej opisano L05 z faga, przy nominalnej rozdzielczości 3,2 angstrema.

Czym vault z faga różni się od ssaczego

Powłoka L05 jest krótsza i szersza od ssaczej, a dzięki kształtowi bliższemu kuli mieści więcej. Dane z wpisu Anthropic i preprintu układają się w proste porównanie.

• Liczba kopii białka to 96 w L05 i 78 u ssaków.
• Wymiary wynoszą około 54 na 45 nm w L05 i 67 na 40 nm u ssaków.
• Ściana białka ma siedem powtarzalnych segmentów w L05 i dziewięć u ssaków.
• Objętość wnętrza L05 jest o około 25 proc. większa.
• Dodanie dwóch segmentów do L05 zwiększyło objętość o około 20 proc., a cząstka nadal się zamykała.

Co zrobił Claude, a co naukowcy

Podział pracy jest najciekawszą częścią raportu dla osób śledzących AI w nauce. Preprint podaje, że Claude napisał cały kod i wykonał wszystkie analizy obliczeniowe, a autorzy kierowali pracą i biorą odpowiedzialność za treść. Doświadczenia w laboratorium wykonywali ludzie.

Claude przeszukał bazę białek, zamienił wybrane sekwencje na DNA dopasowane do komórki gospodarza i przetworzył dane z mikroskopu. Pierwszy pełny model był gotowy po 34 godzinach, a końcowe mapy po około tygodniu. Anthropic szacuje, że zespołowi zajęłoby to zwykle tygodnie. Cały projekt trwał niespełna cztery miesiące, mimo że badacze mieli ograniczone doświadczenie w biologii strukturalnej.

Firma opisuje też błędy modelu. Jeden protokół zawierał dodatek utrudniający wprowadzanie DNA do komórek i opóźnił projekt o dwa tygodnie. Na początku analizy Claude pominął standardowy krok, przez co powstała wadliwa mapa zmieszana z własnym lustrzanym odbiciem. Sposób izolacji też nie był pomysłem modelu. Claude najpierw odradzał chromatografię, a ludzie zdecydowali się ją sprawdzić. Później zaproponował nakładanie nieoczyszczonej zawartości komórek bezpośrednio na kolumnę i ten pomysł zadziałał.

Ograniczenia i pytania bez odpowiedzi

Praca nie wyjaśnia, do czego służą cząstki vault. Określenie struktura prokariotyczna też wymaga zastrzeżenia, bo cząstki wytworzono wyłącznie w E. coli. Nie sprawdzono jeszcze, czy powstają w bakteriach i fagach, z których pochodzą geny.

W kieszonkach każdej kopii L05 widać małą cząsteczkę, której nie zidentyfikowano. Koenzym A to na razie tylko najbardziej prawdopodobny kandydat. Zastosowanie cząstek jako nanokapsułek do przenoszenia ładunku również pozostaje propozycją, bo wykazano dotąd kontrolę rozmiaru powłoki, a nie dostarczanie enzymów.

Trzeba też uwzględnić, kto ogłasza wynik. Wszyscy autorzy są pracownikami Anthropic i mogą mieć udziały w firmie, a spółka złożyła tymczasowe zgłoszenie patentowe. Leonard Rome, współodkrywca cząstek vault, doradzał przy projekcie, więc nie jest niezależnym recenzentem. W streszczeniu preprintu mowa o ośmiu homologach, a w jego dalszej części i we wpisie Anthropic o siedmiu białkach tworzących cząstki podobne do vault. Struktury i dodatkowe dane mają zostać udostępnione później.

Co wynik oznacza dla polskich laboratoriów

Anthropic twierdzi, że większość tej pracy jest w zasięgu typowego laboratorium z dostępnymi produktami Claude. Wyjątkiem była analiza kriomikroskopowa na setkach procesorów graficznych, czyli zasobach większych niż te, którymi dysponuje wiele uczelni. Tej deklaracji nikt jeszcze nie sprawdził poza firmą.

Polskie zespoły mają dostęp do samego sprzętu, bo krakowskie centrum SOLARIS oferuje kriomikroskopy Krios G3i i Glacios. Wąskim gardłem może być więc nie mikroskop, lecz moc obliczeniowa i weryfikacja wyników modelu. Raport Anthropic pokazuje też praktyczną zasadę. Błędy wychwytywano szybko tam, gdzie zespół znał się na temacie, a kosztowały czas tam, gdzie wiedzy mu brakowało.

W laboratorium testującym takie narzędzia protokoły modelu trzeba sprawdzać przed wykonaniem, a wyniki porównywać ze standardową ścieżką analizy. Praca jest też kolejnym po systemie ART sygnałem, że Anthropic prowadzi własne badania biologiczne obok sprzedaży modelu naukowcom.