Generative Enzyme Design Guided by Functionally Important Sites and Small-Molecule Substrates

生成语法 小分子 化学 计算生物学 生成设计 生物化学 计算机科学 生物 材料科学 人工智能 复合材料 相容性(地球化学)
作者
Zhenqiao Song,Yunlong Zhao,Wenxian Shi,Wengong Jin,Yang Yang,Lei Li
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2405.08205
摘要

Enzymes are genetically encoded biocatalysts capable of accelerating chemical reactions. How can we automatically design functional enzymes? In this paper, we propose EnzyGen, an approach to learn a unified model to design enzymes across all functional families. Our key idea is to generate an enzyme's amino acid sequence and their three-dimensional (3D) coordinates based on functionally important sites and substrates corresponding to a desired catalytic function. These sites are automatically mined from enzyme databases. EnzyGen consists of a novel interleaving network of attention and neighborhood equivariant layers, which captures both long-range correlation in an entire protein sequence and local influence from nearest amino acids in 3D space. To learn the generative model, we devise a joint training objective, including a sequence generation loss, a position prediction loss and an enzyme-substrate interaction loss. We further construct EnzyBench, a dataset with 3157 enzyme families, covering all available enzymes within the protein data bank (PDB). Experimental results show that our EnzyGen consistently achieves the best performance across all 323 testing families, surpassing the best baseline by 10.79% in terms of substrate binding affinity. These findings demonstrate EnzyGen's superior capability in designing well-folded and effective enzymes binding to specific substrates with high affinities.
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
莴苣完成签到,获得积分10
1秒前
was_3完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
9秒前
zxy完成签到 ,获得积分10
10秒前
陈_Ccc完成签到 ,获得积分10
14秒前
zhao完成签到,获得积分10
14秒前
18秒前
苗条丹南完成签到 ,获得积分10
21秒前
法外狂徒唐老鸭完成签到 ,获得积分10
21秒前
南宫士晋完成签到 ,获得积分10
21秒前
buerzi完成签到,获得积分10
22秒前
秦梦瑶瑶发布了新的文献求助10
22秒前
dayday完成签到,获得积分10
22秒前
一枝完成签到 ,获得积分10
25秒前
wzk完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
LaixS完成签到,获得积分10
28秒前
可爱蓝天完成签到,获得积分10
28秒前
执着千筹完成签到,获得积分10
30秒前
要笑cc完成签到,获得积分10
30秒前
宣宣宣0733完成签到,获得积分10
32秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
32秒前
包容的以彤完成签到 ,获得积分10
32秒前
ceeray23发布了新的文献求助20
34秒前
胡质斌完成签到,获得积分10
34秒前
完美世界应助秦梦瑶瑶采纳,获得10
35秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
37秒前
btcat完成签到,获得积分10
39秒前
General完成签到 ,获得积分10
40秒前
iorpi完成签到,获得积分10
40秒前
北有云烟完成签到 ,获得积分10
45秒前
47秒前
danli完成签到 ,获得积分10
49秒前
符宇新发布了新的文献求助10
51秒前
大大彬完成签到 ,获得积分10
54秒前
Owen应助幽默艳采纳,获得10
54秒前
龚问萍完成签到 ,获得积分10
57秒前
77完成签到 ,获得积分10
57秒前
LYQ完成签到 ,获得积分10
58秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4008738
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3548380
关于积分的说明 11298823
捐赠科研通 3283051
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810290
邀请新用户注册赠送积分活动 885976
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811218