Investigadores crean una inteligencia artificial capaz de predecir las funciones de la proteína

Un grupo de investigadores ha desarrollado una herramienta de inteligencia artificial capaz de predecir funciones desconocidas en cualquier proteína.

Esta innovación, denominada FANTASIA (Functional ANnoTAtion based on embedding space SImilArity), fue utilizada por el equipo del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) para analizar cerca de 1.000 genomas animales con una precisión cercana al 100%.

El sistema logró asignar funciones a 24 millones de genes codificantes de proteínas pertenecientes al llamado proteoma oscuro.

FANTASIA procesa enormes volúmenes de datos y puede analizar un genoma animal completo en pocas horas usando un ordenador convencional, o reducir ese tiempo a tan solo 30 minutos con equipos especializados.

El proyecto está liderado por Rosa Fernández, del IBE (Centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad Pompeu Fabra), y Ana Rojas, del CABD (Centro dependiente del CSIC, la Junta de Andalucía y la Universidad Pablo de Olavide).

“Comprender la función de estos genes gracias a esta nueva herramienta abre una nueva ventana al conocimiento de la biología animal. Nos permitirá entender cómo surgen las innovaciones evolutivas y qué papel desempeñan las proteínas desconocidas en la diversidad y adaptación de las especies”, explica Fernández.

Para qué sirve esta IA

FANTASIA es una inteligencia artificial diseñada para descubrir para qué sirve cada gen que produce proteínas en los seres vivos.

Gracias a esta tecnología, los científicos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) han logrado analizar cerca de 1.000 genomas animales con una precisión casi perfecta, identificando la función de 24 millones de genes desconocidos hasta ahora, parte del llamado proteoma oscuro.

La utilidad de FANTASIA radica en su capacidad para analizar enormes cantidades de datos, lo que se conoce como Big Data, y realizar en pocas horas, con un ordenador convencional, una tarea que antes requería mucho más tiempo, o apenas 30 minutos si se usa un equipo especializado. Esto permite avanzar rápidamente en el conocimiento de la vida.

Saber para qué sirven las proteínas es clave en biología y medicina. Por ejemplo, hoy usamos insulina para tratar la diabetes porque sabemos exactamente qué función cumple esta proteína en el cuerpo humano.

Así como la insulina, cada proteína tiene un trabajo específico, y los genes contienen las instrucciones para crearlas una y otra vez en las células.

Aunque el genoma de cualquier organismo guarda la fórmula para fabricar todas sus proteínas, en la mayoría de los animales aún desconocemos qué función cumplen muchas de ellas.

En humanos ya se conocen entre el 80% y el 90% de las proteínas, pero esa proporción baja en mamíferos y aún más en invertebrados, donde más de la mitad de las proteínas sigue sin explicación.

Aunque hoy es posible leer las largas secuencias de ADN que las forman, todavía no sabemos qué hacen muchas de sus proteínas, lo que limita la comprensión de temas fundamentales como la evolución de las especies, su metabolismo o su salud.

Hasta ahora, para tratar de entender la función de una proteína, los científicos las comparaban con otras ya conocidas y similares en su secuencia genética.

Sin embargo, este método deja fuera muchos genes que no tienen equivalentes identificados. FANTASIA rompe esa barrera, ayudando a iluminar el gran desconocido de la biología: el proteoma oscuro.

Con esta herramienta, se abre la puerta a nuevos hallazgos sobre cómo funcionan los organismos y cómo la vida ha evolucionado, lo que podría tener un profundo impacto en la medicina y la biotecnología.

Qué es el proteoma oscuro

El proteoma oscuro se refiere al conjunto de proteínas del organismo cuya función aún es desconocida o poco comprendida por la ciencia.

Aunque los genomas de muchos seres vivos ya han sido secuenciados, aún existe un gran número de proteínas que no se sabe para qué sirven, cómo actúan o cuál es su papel en los procesos biológicos. A ese “territorio desconocido” dentro del estudio de las proteínas se le llama proteoma oscuro.