Исследователи проверили более 44 тыс. мутаций фага ΦX174 — ИИ не смог точно предсказать их последствия

Биологи составили полную карту последствий одиночных изменений в геноме и белках бактериофага ΦX174. Половина нуклеотидных и более 60% аминокислотных замен снижали жизнеспособность вируса, причем причины примерно четверти вредных мутаций остались неизвестными.

Исследователи из Центра геномной регуляции в Барселоне, Королевского колледжа Лондона и Института Сенгера создали более 44 тыс. вариантов бактериофага ΦX174 — вируса, заражающего кишечную палочку Escherichia coli. Они поочередно внесли все возможные одиночные замены почти в каждый из 5386 нуклеотидов генома, а также заменили отдельные аминокислоты в белках фага.

Варианты культивировали вместе с E. coli в течение 80 минут, что соответствует двум-трем циклам заражения. Половина однонуклеотидных замен и более 60% аминокислотных изменений ухудшили приспособленность вируса. Несколько мутаций, напротив, позволили ему размножаться эффективнее.

Почти половина вредных изменений белков, вероятно, нарушала взаимодействия с другими белками фага или клетки-хозяина. Около четверти затрагивали внутренние участки белковых структур, однако механизм действия еще примерно четверти мутаций исследователи объяснить не смогли.

Современные биологические ИИ-модели предсказывали последствия мутаций лишь с умеренной точностью. Авторы считают, что результат демонстрирует нехватку экспериментальных данных для обучения таких систем и ограниченность нынешних методов вычислительного анализа геномов. Работа опубликована на bioRxiv и пока не прошла рецензирование.