美研究者开发DeepPBS模型助力蛋白质-DNA结合特异性预测

文摘   科技   2024-09-02 10:59   四川  
202485Nature Methods报道,南加州大学研究者开发了一种名为DeepPBS(结合特异性深度预测器)的几何深度学习模型,用于从蛋白质-DNA结构中预测结合特异性。该模型旨在解决蛋白质与DNA结合特异性预测这一复杂而关键的任务,对理解基因调控具有重要意义。DeepPBS可应用于实验或预测的蛋白质-DNA结构,提取残基的可解释蛋白质原子重要性评分,并通过突变实验验证这些评分。

(图DeepPBS框架示意图  来源:Nature Methods

研究指出,传统方法难以全面捕捉蛋白质-DNA结合的复杂性。虽然实验结构提供了物理化学相互作用细节,但不包含所有可能结合的DNA序列信息。而结合特异性实验数据虽可获得,但缺乏结构信息。DeepPBS模型通过整合这些信息,为预测特定蛋白质序列的结合特异性提供了新方法。

值得注意的是,DeepPBS的应用不限于实验结构。随着蛋白质结构预测方法(如AlphaFold)和蛋白质-DNA复合体模型的快速发展,可用于分析的结构数据呈指数增长。这突显了需要一个通用计算模型来分析蛋白质-DNA结构的重要性。研究展示了DeepPBS如何与结构预测方法结合使用,以预测没有实验结构的蛋白质的特异性。

总体而言,DeepPBS为机器辅助研究提供了基础,有望推动对分子相互作用的理解,并指导实验设计和合成生物学研究。这一创新方法为解决复杂的蛋白质-DNA相互作用问题提供了新的思路和工具。

编译整理|吴晓燕 

本期编辑|刘怡伶

参考文献|Geometric deep learning of protein–DNA binding specificity

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