基于基序的蛋白质序列与结构联合设计
机器学习
2023-10-05 v1 生物大分子
摘要
设计具有期望功能的新型蛋白质在生物学与化学中至关重要。然而,多数现有工作聚焦于蛋白质序列设计,蛋白质序列与结构协同设计尚待探索。本文中,我们提出 GeoPro,一种联合设计蛋白质骨架结构与序列的方法。我们的动机在于蛋白质序列与其骨架结构相互约束,因此联合设计二者不仅能避免不折叠与错误折叠,还可产生更多具期望功能的多样候选。为此,GeoPro 由用于三维(3D)骨架结构的等变编码器与受 3D 几何引导的蛋白质序列解码器驱动。在两个具生物学意义的金属蛋白数据集(包括 -内酰胺酶与肌红蛋白)上的实验结果表明,我们所提 GeoPro 在多数指标上优于若干强基线。值得注意的是,我们的方法发现了不存在于蛋白质数据库(PDB)与 UniProt 中的新型 -内酰胺酶与肌红蛋白。这些蛋白质展现出稳定折叠及类似于天然蛋白的活性位点环境,证明其具备优异的生物学功能潜力。
引用
@article{arxiv.2310.02546,
title = {Joint Design of Protein Sequence and Structure based on Motifs},
author = {Zhenqiao Song and Yunlong Zhao and Yufei Song and Wenxian Shi and Yang Yang and Lei Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.02546},
year = {2023}
}