HighMorph: De Novo Cyclic Peptide Sequence Design via Protein–Protein Interaction Recapitulation

环肽 化学 序列(生物学) 计算生物学 结合亲和力 合理设计 亲缘关系 肽序列 蛋白质-蛋白质相互作用 生物化学 活动站点 立体化学 组合化学 氢键 班级(哲学) 肽合成 树(集合论) 血浆蛋白结合 拟肽 生物活性 蒙特卡罗方法 结合位点 肽库
作者
Minhui Lan,Chengyun Zhang,Wentong Wang,Hu Haomeng,Huitian Lin,Sen Cao,Jingjing Guo,Hongliang Duan
出处
期刊:Journal of Medicinal Chemistry [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.jmedchem.6c01926
摘要

Abstract Cyclic peptides have emerged as a compelling class of bioactive scaffolds, but de novo design of target-binding cyclic peptides from protein structures remains challenging. Here, we present HighMorph, an interaction-guided framework that combines protein–protein interaction information with artificial intelligence for rational cyclic peptide design. HighMorph integrates Monte Carlo tree search with a Transformer-based policy-value network to efficiently explore cyclic peptide sequence space, while incorporating explicit atomic-level hydrogen bond constraints extracted from reference protein–protein complexes to guide sequence optimization. The framework is systematically validated on two clinically relevant targets, programmed death-ligand 1 (PD-L1) and kallikrein-related peptidase 4 (KLK4). Notably, 33.3% and 40% of the generated candidates are active against PD-L1 and KLK4, respectively, with active cyclic peptides exhibiting micromolar binding affinities (approximately 10–6 M). These results validate our approach for cyclic peptide design. Additionally, interaction analysis provides insights for developing therapeutics targeting challenging protein interfaces.
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