Improved protein structure prediction using potentials from deep learning

计算机科学 蛋白质结构预测 梯度下降 蛋白质结构 构造(python库) 人工神经网络 人工智能 简单(哲学) 算法 机器学习 蛋白质超家族 功能(生物学) 计算生物学 生物系统 卡斯普 数据挖掘 生物 遗传学 认识论 基因 哲学 程序设计语言 生物化学
作者
Andrew Senior,K Taki,John Jumper,James Kirkpatrick,Laurent Sifre,Tim Green,Chongli Qin,Augustin Žídek,Alexander Nelson,Alex Bridgland,Hugo Penedones,Stig Petersen,Karen Simonyan,Steve Crossan,Pushmeet Kohli,David T. Jones,David Silver,Koray Kavukcuoglu,Demis Hassabis
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:577 (7792): 706-710 被引量:3350
标识
DOI:10.1038/s41586-019-1923-7
摘要

Protein structure prediction can be used to determine the three-dimensional shape of a protein from its amino acid sequence1. This problem is of fundamental importance as the structure of a protein largely determines its function2; however, protein structures can be difficult to determine experimentally. Considerable progress has recently been made by leveraging genetic information. It is possible to infer which amino acid residues are in contact by analysing covariation in homologous sequences, which aids in the prediction of protein structures3. Here we show that we can train a neural network to make accurate predictions of the distances between pairs of residues, which convey more information about the structure than contact predictions. Using this information, we construct a potential of mean force4 that can accurately describe the shape of a protein. We find that the resulting potential can be optimized by a simple gradient descent algorithm to generate structures without complex sampling procedures. The resulting system, named AlphaFold, achieves high accuracy, even for sequences with fewer homologous sequences. In the recent Critical Assessment of Protein Structure Prediction5 (CASP13)—a blind assessment of the state of the field—AlphaFold created high-accuracy structures (with template modelling (TM) scores6 of 0.7 or higher) for 24 out of 43 free modelling domains, whereas the next best method, which used sampling and contact information, achieved such accuracy for only 14 out of 43 domains. AlphaFold represents a considerable advance in protein-structure prediction. We expect this increased accuracy to enable insights into the function and malfunction of proteins, especially in cases for which no structures for homologous proteins have been experimentally determined7. AlphaFold predicts the distances between pairs of residues, is used to construct potentials of mean force that accurately describe the shape of a protein and can be optimized with gradient descent to predict protein structures.
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
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
博士生小孙完成签到,获得积分10
刚刚
小林神完成签到,获得积分10
1秒前
欣喜绍辉完成签到 ,获得积分10
2秒前
遮宁完成签到,获得积分10
2秒前
小虫子完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
nice1025完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
Alex完成签到,获得积分10
3秒前
Alex完成签到,获得积分0
3秒前
万象更新完成签到,获得积分10
3秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
研友_VZG7GZ应助hj123采纳,获得10
3秒前
等待听安完成签到 ,获得积分10
3秒前
不吃香菜完成签到,获得积分10
4秒前
monere发布了新的文献求助30
4秒前
司佳雨完成签到,获得积分10
4秒前
李子敬完成签到,获得积分10
5秒前
虚心的念文完成签到,获得积分10
5秒前
woshiwuziq完成签到 ,获得积分0
7秒前
街上的狗完成签到,获得积分0
8秒前
ndsiu发布了新的文献求助10
8秒前
缥缈的觅风完成签到 ,获得积分10
8秒前
caicai完成签到,获得积分10
10秒前
明ming到此一游完成签到 ,获得积分10
10秒前
碧蓝丹烟完成签到 ,获得积分10
11秒前
logen完成签到,获得积分10
12秒前
赫兹完成签到 ,获得积分10
13秒前
wujun完成签到,获得积分10
15秒前
Only完成签到 ,获得积分10
15秒前
潜山耕之完成签到,获得积分10
17秒前
guoxingliu完成签到,获得积分10
17秒前
保持理智完成签到,获得积分10
20秒前
奇异果果完成签到 ,获得积分10
21秒前
冯雅婷完成签到 ,获得积分10
22秒前
dyd完成签到,获得积分10
23秒前
嗨喽完成签到,获得积分10
23秒前
mianmian0118完成签到 ,获得积分10
24秒前
李垣锦发布了新的文献求助10
24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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6034756
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7746260
关于积分的说明 16206414
捐赠科研通 5181069
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2772925
邀请新用户注册赠送积分活动 1756059
关于科研通互助平台的介绍 1640893