Machine learning-guided engineering of genetically encoded fluorescent calcium indicators

生物信息学 突变 荧光蛋白 机器学习 蛋白质工程 集成学习 突变 计算机科学 人工智能 计算生物学 生物 生物化学 遗传学 绿色荧光蛋白 基因
作者
Sarah J. Wait,Marc Expòsit,Sophia Lin,Michael Rappleye,Justin Daho Lee,Samuel A. Colby,Lily Torp,Anthony Asencio,Annette C. Smith,Michael Regnier,Farid Moussavi‐Harami,David Baker,Christina K. Kim,A. Berndt
出处
期刊:Nature Computational Science [Springer Nature]
卷期号:4 (3): 224-236 被引量:6
标识
DOI:10.1038/s43588-024-00611-w
摘要

Here we used machine learning to engineer genetically encoded fluorescent indicators, protein-based sensors critical for real-time monitoring of biological activity. We used machine learning to predict the outcomes of sensor mutagenesis by analyzing established libraries that link sensor sequences to functions. Using the GCaMP calcium indicator as a scaffold, we developed an ensemble of three regression models trained on experimentally derived GCaMP mutation libraries. The trained ensemble performed an in silico functional screen on 1,423 novel, uncharacterized GCaMP variants. As a result, we identified the ensemble-derived GCaMP (eGCaMP) variants, eGCaMP and eGCaMP+, which achieve both faster kinetics and larger ∆F/F0 responses upon stimulation than previously published fast variants. Furthermore, we identified a combinatorial mutation with extraordinary dynamic range, eGCaMP2+, which outperforms the tested sixth-, seventh- and eighth-generation GCaMPs. These findings demonstrate the value of machine learning as a tool to facilitate the efficient engineering of proteins for desired biophysical characteristics. Andre Berndt and colleagues introduce a machine learning approach to enhance the biophysical characteristics of genetically encoded fluorescent indicators, deriving and testing in vitro new GCaMP mutations that surpass the performance of existing fast GCaMP indicators.
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

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1秒前
共享精神应助曾馨慧采纳,获得10
1秒前
1秒前
杂合子发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
Shan完成签到 ,获得积分10
2秒前
充电宝应助卫海亦采纳,获得10
2秒前
3秒前
酷波er应助星星采纳,获得10
3秒前
3秒前
FashionBoy应助Miracle采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
wangzhao完成签到,获得积分10
4秒前
可爱的函函应助柔甲采纳,获得10
5秒前
沙小光发布了新的文献求助10
5秒前
韦世德发布了新的文献求助10
5秒前
称心谷南发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
lsc发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
顾君如发布了新的文献求助10
6秒前
李健应助llhh2024采纳,获得10
6秒前
7秒前
guardjohn发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
充电宝应助温婉的书蕾采纳,获得30
9秒前
9秒前
樾花花发布了新的文献求助10
9秒前
万能图书馆应助shirely采纳,获得10
10秒前
11秒前
公冶菲鹰完成签到,获得积分10
11秒前
曾馨慧发布了新的文献求助10
12秒前
情怀应助伶俐楷瑞采纳,获得10
12秒前
杂合子完成签到,获得积分20
12秒前
执着的仇血完成签到,获得积分10
12秒前
跳跃卿完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 1500
Les Mantodea de Guyane 800
Mantids of the euro-mediterranean area 700
有EBL数据库的大佬进 Matrix Mathematics 500
Plate Tectonics 500
Igneous rocks and processes: a practical guide(第二版) 500
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 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 遗传学 化学工程 基因 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3410946
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3014465
关于积分的说明 8863633
捐赠科研通 2701905
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1481296
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 684774
邀请新用户注册赠送积分活动 679298