基于NMR结构的胡卜素结合蛋白的重新工程
Andrey S Nikolaev1, Daria A Lunegova2, Roman I Raevskii2
1Research Center for Molecular Mechanisms of Aging and Age-Related Diseases, Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny, Russia.
传递信息的神经网络 (MPNN) 方法与NMR结构相斗争. 一种新的计算方法成功地使用NMR数据重新设计了一种蛋白质,创建了稳定,可溶性变体,具有高效的联体结合.
科学领域:
- 计算生物学和结构生物信息学
- 蛋白质的工程和设计.
背景情况:
- 基于消息传递神经网络 (MPNN) 的方法可以预测蛋白质序列,并为改进性质设计变体.
- 这些方法通常依赖于X射线结晶学结构或计算生成的结构.
- 现有的MPNN方法对核磁共振 (NMR) 衍生结构的性能尚不清楚.
研究的目的:
- 评估基于MPNN的蛋白质工程工具对NMR结构的性能.
- 开发一种使用NMR结构数据进行蛋白质再工程的新型计算方法.
- 创建具有改进特征的阿斯塔丁结合蛋白AstaP的工程变体.
主要方法:
- 评估了蛋白MPNN和溶性MPNN在NMR结构上的序列恢复能力.
- 开发并应用了利用NMR结构信息进行蛋白质设计的新计算策略.
- 重新设计了AstaP蛋白质,产生了名为NeuroAstaP的变体.
主要成果:
- 蛋白MPNN和溶性MPNN在NMR衍生的蛋白质结构上显示出有限的序列恢复.
- 设计的NeuroAstaP变种比原始蛋白质要短得多 (51个氨基酸).
- NeuroAstaP变种表现出高产量,溶解性,单体形式,以及高效的体外和细胞类胡卜素结合.
结论:
- 基于MPNN的蛋白质工程方法需要适应NMR衍生结构.
- 开发的计算方法使得使用NMR数据的蛋白质重新工程能够成功.
- 这项工作将机器学习在蛋白质工程中的适用性扩展到NMR结构组合.
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