Using Graph Neural Networks for Site-of-Metabolism Prediction and its Applications to Ranking Promiscuous Enzymatic Products

计算机科学 计算生物学 人工智能 代谢途径 人工神经网络 图形 机器学习 生物化学 化学 生物 理论计算机科学
作者
Vladimir Porokhin,Li-Ping Liu,Soha Hassoun
出处
期刊:Bioinformatics [Oxford University Press]
标识
DOI:10.1093/bioinformatics/btad089
摘要

While traditionally utilized for identifying site-specific metabolic activity within a compound to alter its interaction with a metabolizing enzyme, predicting the Site-of-Metabolism (SOM) is essential in analyzing the promiscuity of enzymes on substrates. The successful prediction of SOMs and the relevant promiscuous products has a wide range of applications that include creating extended metabolic models that account for enzyme promiscuity and the construction of novel heterologous synthesis pathways. There is therefore a need to develop generalized methods that can predict molecular SOMs for a wide range of metabolizing enzymes.This paper develops a Graph Neural Network (GNN) model for the classification of an atom (or a bond) being an SOM. Our model, GNN-SOM, is trained on enzymatic interactions, available in the KEGG database, that span all enzyme commission numbers. We demonstrate that GNN-SOM consistently outperforms baseline Machine Learning (ML) models, when trained on all enzymes, on Cytochrome P450 (CYP) enzymes, or on non-CYP enzymes. We showcase the utility of GNN-SOM in prioritizing predicted enzymatic products due to enzyme promiscuity for two biological applications: the construction of Extended Metabolic Models (EMMs) and the construction of synthesis pathways.A python implementation of the trained SOM predictor model can be found at https://github.com/HassounLab/GNN-SOM.Not applicable.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
上官若男应助哈皮采纳,获得10
刚刚
1秒前
曹志毅发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
treasure发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
幻翎发布了新的文献求助30
2秒前
热情的笑白完成签到,获得积分10
2秒前
张不张完成签到,获得积分10
3秒前
lu完成签到,获得积分10
4秒前
Fanzhijuan完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
李健的小迷弟应助123321采纳,获得10
5秒前
一只半夏发布了新的文献求助10
6秒前
曹志毅完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
mly发布了新的文献求助10
6秒前
烟花应助熊22采纳,获得10
6秒前
Owen应助黄油可颂采纳,获得10
6秒前
今后应助tuiiao采纳,获得10
7秒前
asdfzxcv应助东东采纳,获得10
7秒前
8秒前
科研通AI6应助999z采纳,获得30
8秒前
8秒前
小透明举报一本万利求助涉嫌违规
9秒前
HIBARA发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
怕孤单的大米完成签到,获得积分10
10秒前
着急的棉花糖完成签到,获得积分20
11秒前
EwhenQ发布了新的文献求助10
12秒前
jane完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
喔喔完成签到,获得积分10
15秒前
无私茗发布了新的文献求助10
16秒前
16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
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
Research Handbook on Social Interaction 1000
Building Quantum Computers 800
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
二氧化碳加氢催化剂——结构设计与反应机制研究 660
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5656732
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4805515
关于积分的说明 15077205
捐赠科研通 4814935
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2576202
邀请新用户注册赠送积分活动 1531417
关于科研通互助平台的介绍 1490012