科學(xué)家開發(fā)一種新方法預(yù)測蛋白質(zhì)與環(huán)境間的相互作用
圖片來源：Laura Persat / 2019 EPFL
眾所周知，蛋白質(zhì)是生命的基石，在所有的生物過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。因此，了解它們?nèi)绾闻c環(huán)境相互作用，對于開發(fā)有效的治療方法和設(shè)計人工細胞的基礎(chǔ)至關(guān)重要。
近日，由瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）生物工程研究所蛋白質(zhì)設(shè)計與免疫工程實驗室(LPDI)與USI信息學(xué)院計算科學(xué)研究所、英國帝國理工學(xué)院等單位合作，開發(fā)了一種突破性的機器學(xué)習(xí)驅(qū)動技術(shù)，用于預(yù)測蛋白質(zhì)與環(huán)境間的相互作用，并實現(xiàn)僅根據(jù)表面描述蛋白質(zhì)的生化活性。除了加深我們對蛋白質(zhì)功能的理解，這種被稱為MaSIF的方法還可以支持未來人造細胞中基于蛋白質(zhì)成分的開發(fā)。這項研究已于12月9日發(fā)表在Nature Methods上。
在這項新研究中，該研究團隊獲取了大量的蛋白質(zhì)表面數(shù)據(jù)，并將這些化學(xué)和幾何特性輸入到機器學(xué)習(xí)算法中，并對其進行訓(xùn)練，使它們與特定的行為模式和生化活性相匹配。然后，他們使用剩余的數(shù)據(jù)來測試算法。
該研究第一作者、EPFL生物工程研究所和瑞士生物信息學(xué)研究所的Pablo Gainza博士說：“通過掃描蛋白質(zhì)的表面，我們的方法可以定義一個‘指紋’，然后可以在蛋白質(zhì)之間進行比較。”
科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法來預(yù)測蛋白質(zhì)與其他蛋白質(zhì)和生物分子間的相互作用，以及僅通過觀察其表面來預(yù)測其生化活性。圖片來源：Laura Persat / 2019 EPFL
研究團隊發(fā)現(xiàn)，具有類似相互作用的蛋白質(zhì)都有共同的“指紋”。
研究通訊作者、LPDI主任Bruno Correia博士說：“該算法每秒可以分析數(shù)十億個蛋白質(zhì)表面。我們的研究對人造蛋白質(zhì)的設(shè)計具有重要的意義，它使我們能夠編程讓蛋白質(zhì)僅通過改變其表面化學(xué)和幾何特性就能表現(xiàn)出某種特定的行為方式。”
該方法以開源的形式發(fā)表，也可以用來分析其他類型分子的表面結(jié)構(gòu)。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-019-0666-6
