Accurate and Rapid Prediction of Protein pKa: Protein Language Models Reveal the Sequence–pKa Relationship

计算机科学 序列(生物学) 等电点 吞吐量 蛋白质组 药物发现 比例(比率) 人工智能 计算生物学 化学 机器学习 生物 物理 生物化学 电信 量子力学 无线
作者
Shijie Xu,Akira Onoda
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.4c01288
摘要

Protein pKa prediction is a key challenge in computational biology. In this study, we present pKALM, a novel deep learning-based method for high-throughput protein pKa prediction. pKALM uses a protein language model (PLM) to capture the complex sequence–structure relationships of proteins. While traditionally considered a structure-based problem, our results show that a PLM pretrained on large-scale protein sequence databases can effectively learn this relationship and achieve state-of-the-art performance. pKALM accurately predicts the pKa values of six residues (Asp, Glu, His, Lys, Cys, and Tyr) and two termini with high precision and efficiency. It performs well at predicting both exposed and buried residues, which often deviate from standard pKa values measured in the solvent. We demonstrate a novel finding that predicted protein isoelectric points (pI) can be used to improve the accuracy of pKa prediction. High-throughput pKa prediction of the human proteome using pKALM achieves a speed of 4,965 pKa predictions per second, which is several orders of magnitude faster than existing state-of-the-art methods. The case studies illustrate the efficacy of pKALM in estimating pKa values and the constraints of the method. pKALM will thus be a valuable tool for researchers in the fields of biochemistry, biophysics, and drug design.
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
刚刚
FengYun完成签到 ,获得积分10
1秒前
修仙中应助pirongshi采纳,获得10
1秒前
SciGPT应助糖霜果子采纳,获得30
2秒前
莽撞完成签到,获得积分20
2秒前
领导范儿应助Jemmy采纳,获得10
3秒前
小二郎应助Xdb采纳,获得10
3秒前
李爱国应助酷酷的树叶采纳,获得10
4秒前
Sakura完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
丘比特应助lala采纳,获得10
6秒前
Wesily发布了新的文献求助10
6秒前
小韬发布了新的文献求助10
7秒前
niukaseir完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
zh完成签到,获得积分10
8秒前
JamesPei应助King采纳,获得10
8秒前
9秒前
这次试验一定会顺利的完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
北风应助123lura采纳,获得10
10秒前
10秒前
dental发布了新的文献求助30
10秒前
孔大漂亮完成签到,获得积分10
11秒前
Aiming完成签到,获得积分10
12秒前
zephyr完成签到,获得积分10
14秒前
大模型应助vfi采纳,获得10
14秒前
SYLH应助高高的夏烟采纳,获得30
14秒前
天天快乐应助猪猪hero采纳,获得10
14秒前
cc完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
某某发布了新的文献求助10
16秒前
NexusExplorer应助莽撞采纳,获得10
16秒前
16秒前
顾矜应助明亮紫易采纳,获得10
16秒前
Hello应助唐苗苗采纳,获得10
17秒前
19秒前
研友_24789发布了新的文献求助50
20秒前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Diagnostic Imaging: Pediatric Neuroradiology 2000
Semantics for Latin: An Introduction 1099
Biology of the Indian Stingless Bee: Tetragonula iridipennis Smith 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 740
镇江南郊八公洞林区鸟类生态位研究 500
Thermal Quadrupoles: Solving the Heat Equation through Integral Transforms 500
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 4139544
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3676640
关于积分的说明 11621267
捐赠科研通 3370675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1851527
邀请新用户注册赠送积分活动 914628
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 829377