新しいグラフニューラルネットワークは,エストロゲン受容体BとPAHの相互作用の結合メカニズムと環境リスクを明らかにする
Ying Ren1, Xuan Wu1, Ziming Xi1
1College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, 712100, China.
新しいAIモデルであるMS-DSGATは,ポリサイクルアロマティック炭化水素 (PAH) がエストロゲン受容体β (ERβ) に結合する方法を正確に予測し,これらの相互作用を誘導する重要な分子特性を特定しています. これはこれらの汚染物質から生じる環境的健康リスクを理解し,軽減するのに役立ちます.
科学分野:
- 環境化学
- コンピュータによる毒理学
- 分子生物学
背景:
- ポリサイクルアロマティック炭化水素 (PAH) は,生態系と人間の健康に重大な影響を及ぼす環境汚染物質です.
- PAHはエストロゲン受容体 β (ERβ) と相互作用することで内分泌機能を妨害し,正確な予測を困難にします.
- これらの相互作用を理解することは環境リスクの評価と管理に不可欠です.
研究 の 目的:
- PAH と ERβ の間の結合親和性を予測するための新しい計算モデルを開発し,検証する.
- ERβとの相互作用に影響を与えるPAHの主要な分子特性を特定する.
- 潜在的ERβ結合物質の 巨大な化学図書館を 仮想的にスクリーニングする.
主な方法:
- マルチスケール・デュアルストリーム・グラフ・アテンション・ネットワーク (MS-DSGAT) モデルの開発
- PAH-ERβ結合親和性を予測するために分子グラフ表現を使用する.
- 分子ドッキングを使用し,位置注意重量 (PAW) を解釈できるように分析する.
主要な成果:
- MS-DSGATは高い予測精度 (R2 = 0.95) を達成し,従来の機械学習方法を上回った.
- モデルでは,特定の機能群 (例えば, -OH, -NH2, -SO3H) を結合親和性の決定因子として特定した.
- 仮想スクリーニングでは,6357種類の化学物質のうち,6.6%の高親和性および66.4%の中等親和性結合物質が特定されました.
結論:
- MS-DSGATは,PAH-ERβの相互作用を予測するための有効で解釈可能な方法を提供します.
- この発見は,内分泌系を乱す可能性が低い分子を設計するための洞察を提供します.
- このモデルの枠組みは,他のリガンド受容体相互作用を調査し,環境毒素を特定するために拡張できます.
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