在 silico 中,使用可解释的深度学习方法预测 pK a 值
Chen Yang1, Changda Gong1, Zhixing Zhang1
1Shanghai Frontiers Science Center of Optogenetic Techniques for Cell Metabolism, Shanghai Key Laboratory of New Drug Design, School of Pharmacy, East China University of Science and Technology, Shanghai, 200237, China.
使用图形神经网络和分子指纹,GraFpKa准确地预测分子酸解离常数 (pKa) 值. 这种可解释的模型通过可视化影响pKa的关键分子特征来帮助药物发现.
科学领域:
- 计算化学的计算化学
- 药物发现 药物发现 药物发现
- 机器学习 机器学习
背景情况:
- 酸解离常数 (pKa) 对于预测药物的吸收,分布,新陈代谢,分泌和毒性 (ADMET) 是至关重要的.
- 计算方法提供快速而准确的pKa预测,对于现代药物研究至关重要.
- 现有的pKa模型往往将准确性优先于可解释性,限制了对结构-属性关系的洞察力.
研究的目的:
- 使用图形神经网络 (GNN) 和分子指纹开发一个可解释的pKa预测模型.
- 增强对分子结构如何影响pKa值的理解.
- 为药物发现提供可靠的计算工具.
主要方法:
- 利用图形神经网络 (GNN) 结合分子指纹进行pKa预测.
- 为酸性和基本性pKa预测开发了单独的模型.
- 集成的集成梯度 (IGs) 提供了对pKa的原子贡献的视觉解释性.
主要成果:
- 在试验组中,获得的平均绝对误差 (MAE) 为0.621对于酸性和0.402对于基本的pKa预测.
- 对于酸性和基本性化合物均表现出良好的预测性能.
- 通过使用集成梯度成功可视化了原子显著影响预测的pKa值.
结论:
- GraFpKa提供了一种可靠和可解释的pKa预测方法.
- 该模型增强了对分子结构和pKa之间的关系的理解.
- 在加速药物发现和开发方面,GraFpKa是一个有价值的工具.
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