Tournoi d'Ingénierie des Protéines : Une nouvelle initiative
Une compétition pour faire avancer l'ingénierie des protéines grâce à la collaboration et à l'innovation.
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Table des matières
- Défis de l'ingénierie des protéines
- Aperçu du tournoi
- L'importance de l'ingénierie des protéines
- Limitations de la recherche actuelle
- Structure du tournoi
- Accès ouvert et collaboration
- Sélection des défis pour le tournoi
- Support de laboratoire automatisé
- Génération et partage de données
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Le domaine de l'Ingénierie des protéines se concentre sur la modification des structures des protéines pour créer de nouvelles fonctions ou améliorer celles déjà existantes. Ça peut mener à plein d'applications bénéfiques, comme créer de nouveaux médicaments, améliorer des processus industriels ou développer de meilleurs produits alimentaires. Mais faire des avancées significatives dans ce domaine peut être compliqué à cause de quelques problèmes clés.
Défis de l'ingénierie des protéines
Les principales difficultés en ingénierie des protéines viennent du besoin de méthodes et d'outils fiables pour concevoir et tester les protéines. Il y a peu de façons de comparer différentes techniques Informatiques, et jusqu'à présent, l'accès aux Données essentielles et aux méthodes expérimentales n'a pas été équitable pour tout le monde. Du coup, le progrès pour créer de nouvelles protéines pour diverses fonctions a été plus lent que prévu.
Pour répondre à ces défis, une nouvelle initiative appelée le Tournoi d'ingénierie des protéines est lancée. Ce tournoi a pour but de créer une compétition où les gens peuvent montrer leurs compétences en développement et test de méthodes pour l'ingénierie des protéines. Il se compose de deux tours : le premier se concentre sur les prédictions basées sur l'ordinateur, tandis que le second implique des expériences pratiques.
Aperçu du tournoi
Le tournoi promeut la transparence dans l'ingénierie des protéines en offrant un moyen clair d'évaluer différentes méthodes informatiques et en rendant les ensembles de données accessibles au public pour les chercheurs. De plus, il propose des protocoles automatisés que les scientifiques peuvent utiliser pour leurs expériences en cours.
Le premier tour du tournoi implique que les participants utilisent des modèles informatiques pour prédire certaines propriétés de séquences de protéines spécifiques. Ces propriétés peuvent inclure des trucs comme la stabilité, comment bien les protéines peuvent être exprimées, et leurs niveaux d'activité. Les participants soumettront leurs prédictions et seront jugés selon la proximité de leurs prédictions avec les données expérimentales réelles.
Le second tour fait entrer la compétition dans le laboratoire. Ici, les participants sélectionnés devront concevoir de nouvelles séquences de protéines qui répondent à des exigences spécifiques. Ces protéines seront ensuite produites et testées lors d'expériences réelles en utilisant des protocoles de laboratoire automatisés. La performance des protéines conçues sera évaluée en fonction de leurs propriétés et de leur capacité à atteindre les objectifs fixés.
À la fin du tournoi, toutes les données collectées, les protocoles expérimentaux et les résultats seront rendus publics. Cette approche garantit que les chercheurs peuvent continuer à utiliser les connaissances rassemblées pour des explorations et développements futurs en ingénierie des protéines.
L'importance de l'ingénierie des protéines
L'ingénierie des protéines est essentielle pour faire face à de nombreux défis mondiaux. Par exemple, des chercheurs ont utilisé l'ingénierie des protéines pour développer des enzymes qui aident à réduire les émissions de gaz à effet de serre ou créer des protéines capables de décomposer des plastiques. Cette discipline joue aussi un rôle dans le diagnostic des maladies et la création de traitements pour des maladies infectieuses. Au fur et à mesure que la demande pour des solutions innovantes augmente, avoir des outils puissants et des méthodes pour concevoir des protéines devient de plus en plus important.
Pour améliorer l'efficacité de la conception des protéines, il est crucial d'avoir des modèles computationnels solides. Ces modèles peuvent aider les chercheurs à créer des protéines qui remplissent des fonctions spécifiques. Cependant, le domaine de l'ingénierie des protéines computationnelle fait face à plusieurs obstacles.
Limitations de la recherche actuelle
Bien que de nombreuses techniques d'apprentissage automatique aient été créées pour analyser les données existantes, il y a encore d'importantes lacunes dans les informations disponibles. Beaucoup d'ensembles de données ne contiennent pas les détails complexes nécessaires pour développer des modèles complets. De plus, le manque de méthodes standardisées pour évaluer ces modèles complique la tâche des chercheurs pour améliorer leurs approches.
Le Tournoi d'ingénierie des protéines vise à combler ces lacunes. Il comportera une série de compétitions axées sur une variété de défis en ingénierie des protéines. En offrant une plateforme pour comparer différentes méthodes, le tournoi peut aider les chercheurs à comprendre leurs techniques et à améliorer leur travail.
Structure du tournoi
Le tournoi est conçu avec une structure claire. Il se compose de deux tours : le tour in silico, où les participants font des prédictions à l'aide de méthodes computationnelles, et le tour in vitro, qui nécessite des tests en conditions réelles des protéines conçues.
Pendant le tour in silico, les équipes prédiront les propriétés des protéines en utilisant leurs modèles computationnels. Elles peuvent avoir l'option d'utiliser des données d'entraînement pour améliorer leurs prédictions. Leurs soumissions seront comparées avec des données expérimentales réelles pour évaluer la précision de leurs prédictions sur des propriétés comme la stabilité et l'exprimabilité.
Le tour in vitro invite les meilleures équipes à créer de nouvelles séquences de protéines visant à atteindre des propriétés spécifiques. Les participants soumettront une liste de ces séquences, qui seront testées au laboratoire. La performance de ces protéines sera évaluée en fonction de la combinaison de leurs différentes propriétés.
Accès ouvert et collaboration
Un des objectifs clés du Tournoi d'ingénierie des protéines est de favoriser la collaboration entre chercheurs de tous horizons. Pour y parvenir, le tournoi offre plusieurs voies de participation. Les équipes qui excellent au tour in silico seront invitées au tour in vitro. Les groupes de recherche spécialisés dans les méthodes de design génératif peuvent s'inscrire directement pour entrer dans le deuxième tour même s'ils ne participent pas au premier. De plus, les chercheurs d'entreprise ont la possibilité de payer des frais pour participer à la compétition, rendant cela accessible à divers participants.
En abaissant les barrières à l'entrée, le tournoi encourage davantage de personnes à s'engager dans des défis d'ingénierie des protéines. Il vise à combler le fossé entre le milieu académique et l'industrie en fournissant une plateforme où tous les types de chercheurs peuvent contribuer et bénéficier des connaissances partagées.
Sélection des défis pour le tournoi
Les défis présentés dans le tournoi seront sélectionnés en fonction de leur impact dans le monde réel. Les organisateurs du tournoi reconnaissent que des enjeux sociétaux importants ne sont pas toujours prioritaires dans la recherche académique ou industrielle traditionnelle, souvent à cause de limitations de financement. En se concentrant sur des problèmes critiques, les chercheurs peuvent travailler sur des projets qui pourraient avoir des bénéfices considérables.
Les défis initiaux du premier tournoi pourraient se concentrer sur la conception d'enzymes, mais les événements futurs élargiront la gamme des fonctions. À mesure que les techniques s'améliorent, les chercheurs s'attaqueront à des problèmes de plus en plus complexes, assurant que le tournoi reste pertinent et précieux.
Support de laboratoire automatisé
Pour maximiser l'impact du Tournoi d'ingénierie des protéines, les composantes expérimentales seront soutenues par des laboratoires en cloud. Ces installations permettent aux chercheurs de réaliser des expériences sans avoir besoin de configurations de laboratoire traditionnelles. Au lieu de cela, les chercheurs peuvent soumettre leurs protocoles à des systèmes automatisés, qui effectuent les expériences et génèrent des données.
Cette approche moderne améliore l'accessibilité et la reproductibilité tout en libérant les chercheurs des aspects chronophages du travail Expérimental. En s'appuyant sur la technologie, le tournoi peut garantir que les résultats expérimentaux sont fiables et peuvent être reproduits par d'autres chercheurs.
Génération et partage de données
Toutes les données produites à partir des expériences du tournoi seront rendues publiques, accompagnées des protocoles correspondants. Cette approche d'accès ouvert permettra aux chercheurs de continuer à construire sur les connaissances acquises pendant le tournoi. Les savoirs générés aideront à renforcer la communauté et fournir un socle pour des développements futurs en ingénierie des protéines.
Conclusion
Le Tournoi d'ingénierie des protéines représente une opportunité significative pour accélérer les progrès dans le domaine de l'ingénierie des protéines. En combinant approches computationnelles et expérimentales, le tournoi crée un environnement pour la collaboration, l'innovation et la résolution de problèmes efficace.
À travers son engagement envers la science ouverte, le tournoi cherche à démocratiser l'accès à la conception de protéines, inspirant une nouvelle génération de scientifiques et d'ingénieurs. L'initiative ne répond pas seulement aux défis actuels du domaine mais vise également à créer un impact durable en s'attaquant à des problématiques sociétales importantes qui nécessitent des solutions protéiques novatrices.
À l'approche du premier tournoi officiel, les attentes sont grandes concernant les avancées en ingénierie des protéines qu'il va favoriser. Avec un groupe diversifié de participants unis dans leurs efforts, le Tournoi d'ingénierie des protéines est prêt à changer le paysage de la conception des protéines et à contribuer à un progrès scientifique significatif.
Titre: The Protein Engineering Tournament: An Open Science Benchmark for Protein Modeling and Design
Résumé: The grand challenge of protein engineering is the development of computational models that can characterize and generate protein sequences for any arbitrary function. However, progress today is limited by lack of 1) benchmarks with which to compare computational techniques, 2) large datasets of protein function, and 3) democratized access to experimental protein characterization. Here, we introduce the Protein Engineering Tournament, a fully-remote, biennial competition for the development and benchmarking of computational methods in protein engineering. The tournament consists of two rounds: a first in silico round, where participants use computational models to predict biophysical properties for a set of protein sequences, and a second in vitro round, where participants are challenged to design new protein sequences, which are experimentally measured with open-source, automated methods to determine a winner. At the Tournament's conclusion, the experimental protocols and all collected data will be open-sourced for continued benchmarking and advancement of computational models. We hope the Protein Engineering Tournament will provide a transparent platform with which to evaluate progress in this field and mobilize the scientific community to conquer the grand challenge of computational protein engineering.
Auteurs: Chase Armer, Hassan Kane, Dana Cortade, Dave Estell, Adil Yusuf, Radhakrishna Sanka, Henning Redestig, TJ Brunette, Pete Kelly, Erika DeBenedictis
Dernière mise à jour: 2023-09-19 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2309.09955
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.09955
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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