Molecular Graph-Based Deep Learning Algorithm Facilitates an Imaging-Based Strategy for Rapid Discovery of Small Molecules Modulating Biomolecular Condensates

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作者
Peng Gao,Qi Zhang,Devin Keely,Don W. Cleveland,Yihong Ye,Wei Zheng,Min Shen,Haiyang Yu
出处
期刊:Journal of Medicinal Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:66 (22): 15084-15093 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.jmedchem.3c00490
摘要

Biomolecular condensates are proposed to cause diseases, such as cancer and neurodegeneration, by concentrating proteins at abnormal subcellular loci. Imaging-based compound screens have been used to identify small molecules that reverse or promote biomolecular condensates. However, limitations of conventional imaging-based methods restrict the screening scale. Here, we used a graph convolutional network (GCN)-based computational approach and identified small molecule candidates that reduce the nuclear liquid–liquid phase separation of TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), an essential protein that undergoes phase transition in neurodegenerative diseases. We demonstrated that the GCN-based deep learning algorithm is suitable for spatial information extraction from the molecular graph. Thus, this is a promising method to identify small molecule candidates with novel scaffolds. Furthermore, we validated that these candidates do not affect the normal splicing function of TDP-43. Taken together, a combination of an imaging-based screen and a GCN-based deep learning method dramatically improves the speed and accuracy of the compound screen for biomolecular condensates.
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