De novo design of protein interactions with learned surface fingerprints

计算生物学 生物信息学 合成生物学 蛋白质设计 蛋白质-蛋白质相互作用 表面蛋白 功能(生物学) 分子识别 蛋白质工程 蛋白质结构 计算机科学 生物 化学 遗传学 基因 生物化学 病毒学 有机化学 分子
作者
Pablo Gaínza,Sarah Wehrle,Alexandra Van Hall‐Beauvais,Anthony Marchand,Andreas Scheck,Zander Harteveld,Stephen Buckley,Dongchun Ni,Shuguang Tan,Freyr Sverrisson,Casper A. Goverde,Priscilla Turelli,Charlène Raclot,Alexandra Teslenko,Martin Pačesa,Stéphane Rosset,Sandrine Georgeon,Jane Marsden,Aaron S. Petruzzella,Kefang Liu,Zepeng Xu,Yan Chai,Pu Han,George F. Gao,Elisa Oricchio,Beat Fierz,Didier Trono,Henning Stahlberg,Michael M. Bronstein,Bruno E. Correia
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:617 (7959): 176-184 被引量:81
标识
DOI:10.1038/s41586-023-05993-x
摘要

Abstract Physical interactions between proteins are essential for most biological processes governing life 1 . However, the molecular determinants of such interactions have been challenging to understand, even as genomic, proteomic and structural data increase. This knowledge gap has been a major obstacle for the comprehensive understanding of cellular protein–protein interaction networks and for the de novo design of protein binders that are crucial for synthetic biology and translational applications 2–9 . Here we use a geometric deep-learning framework operating on protein surfaces that generates fingerprints to describe geometric and chemical features that are critical to drive protein–protein interactions 10 . We hypothesized that these fingerprints capture the key aspects of molecular recognition that represent a new paradigm in the computational design of novel protein interactions. As a proof of principle, we computationally designed several de novo protein binders to engage four protein targets: SARS-CoV-2 spike, PD-1, PD-L1 and CTLA-4. Several designs were experimentally optimized, whereas others were generated purely in silico, reaching nanomolar affinity with structural and mutational characterization showing highly accurate predictions. Overall, our surface-centric approach captures the physical and chemical determinants of molecular recognition, enabling an approach for the de novo design of protein interactions and, more broadly, of artificial proteins with function.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zzww发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
1秒前
哭泣的海莲完成签到,获得积分10
1秒前
yj1506837246发布了新的文献求助10
1秒前
浮游应助彭于晏采纳,获得10
2秒前
筋筋子发布了新的文献求助10
2秒前
廿叁发布了新的文献求助20
2秒前
英姑应助asder采纳,获得10
3秒前
隐形曼青应助文艺冰露采纳,获得10
3秒前
4秒前
爱吃脆脆鲨完成签到 ,获得积分10
4秒前
gao发布了新的文献求助10
5秒前
TTT发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
0128lun发布了新的文献求助10
6秒前
史一豆完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
真实的煎饼完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI5应助吴垚采纳,获得10
8秒前
Lucas应助甜甜若冰采纳,获得20
8秒前
万能图书馆应助into0s采纳,获得10
9秒前
ndPAXB_able应助清风采纳,获得20
9秒前
pincoudegushi发布了新的文献求助10
9秒前
张爽完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
ada驳回了有结果应助
10秒前
赫若魔应助yan采纳,获得10
10秒前
小二郎应助Orochimaru采纳,获得10
10秒前
yy发布了新的文献求助10
10秒前
萨利完成签到,获得积分10
10秒前
科研小狗完成签到 ,获得积分10
11秒前
完美世界应助要吃虾饺吗采纳,获得10
12秒前
ZZP27发布了新的文献求助10
12秒前
与我关注了科研通微信公众号
12秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 1500
Architectural Corrosion and Critical Infrastructure 1000
Early Devonian echinoderms from Victoria (Rhombifera, Blastoidea and Ophiocistioidea) 1000
2026国自然单细胞多组学大红书申报宝典 800
Research Handbook on Corporate Governance in China 800
Elgar Concise Encyclopedia of Polar Law 520
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4905167
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4183256
关于积分的说明 12989553
捐赠科研通 3949290
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2165918
邀请新用户注册赠送积分活动 1184444
关于科研通互助平台的介绍 1090705