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DiffPROTACs is a deep learning-based generator for proteolysis targeting chimeras

计算机科学 变压器 人工智能 机器学习 工程类 电气工程 电压
作者
Fenglei Li,Qiaoyu Hu,Yongqi Zhou,Hao Yang,Fang Bai
出处
期刊:Briefings in Bioinformatics [Oxford University Press]
卷期号:25 (5)
标识
DOI:10.1093/bib/bbae358
摘要

Abstract PROteolysis TArgeting Chimeras (PROTACs) has recently emerged as a promising technology. However, the design of rational PROTACs, especially the linker component, remains challenging due to the absence of structure–activity relationships and experimental data. Leveraging the structural characteristics of PROTACs, fragment-based drug design (FBDD) provides a feasible approach for PROTAC research. Concurrently, artificial intelligence–generated content has attracted considerable attention, with diffusion models and Transformers emerging as indispensable tools in this field. In response, we present a new diffusion model, DiffPROTACs, harnessing the power of Transformers to learn and generate new PROTAC linkers based on given ligands. To introduce the essential inductive biases required for molecular generation, we propose the O(3) equivariant graph Transformer module, which augments Transformers with graph neural networks (GNNs), using Transformers to update nodes and GNNs to update the coordinates of PROTAC atoms. DiffPROTACs effectively competes with existing models and achieves comparable performance on two traditional FBDD datasets, ZINC and GEOM. To differentiate the molecular characteristics between PROTACs and traditional small molecules, we fine-tuned the model on our self-built PROTACs dataset, achieving a 93.86% validity rate for generated PROTACs. Additionally, we provide a generated PROTAC database for further research, which can be accessed at https://bailab.siais.shanghaitech.edu.cn/service/DiffPROTACs-generated.tgz. The corresponding code is available at https://github.com/Fenglei104/DiffPROTACs and the server is at https://bailab.siais.shanghaitech.edu.cn/services/diffprotacs.
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