用可编程生成模型照亮蛋白质空间
John B Ingraham1, Max Baranov1, Zak Costello1
1Generate Biomedicines, Somerville, MA, USA.
Nature
|November 15, 2023
概括
克罗玛是一种新的生成模型,通过采样新的结构和序列来设计新型蛋白质和蛋白质复合体. 实验验证表明设计的蛋白质具有功能,表达良好,并正确折叠.
科学领域:
- 生物化学
- 计算生物学
- 蛋白质工程
背景情况:
- 蛋白质表现出巨大的多样性, 但它们的功能潜力在很大程度上仍未得到充分利用.
- 探索可能的蛋白质分子的广空间是具有计算和实验挑战性的.
研究的目的:
- 介绍Chroma,一个用于设计新型蛋白质结构和序列的生成模型.
- 允许生成过程对所需的蛋白质特性和功能进行调节.
主要方法:
- 使用一个扩散过程,尊重聚合物组合的结构统计.
- 在分子系统中使用高效的神经架构进行远程推理.
- 包含用于3D蛋白质结构合成和低温采样算法的层.
主要成果:
- 克罗玛成功地设计了具有所需属性的蛋白质和蛋白质复合体,包括对称性,形状和语义约束.
- 对310种设计的蛋白质进行实验性表征证实了高表达,适当的折叠和有利的生物物理性质.
- 两个设计的蛋白质的晶体结构与Chroma的预测 (1.0 Å脊柱RMSD) 显示出了出色的原子一致性.
结论:
- Chroma提供了一种统一的蛋白质设计方法,加速了基于蛋白质的新材料和治疗方法的创造.
- 这种生成模型推进了蛋白质工程和合成生物学领域.
- 克罗玛的功能扩展到包括蛋白质设计的自然语言提示.


