In silico prediction of UGT-mediated metabolism in drug-like molecules via graph neural network

生物信息学 计算机科学 药物发现 人工神经网络 化学信息学 药物代谢 药品 计算生物学 图形 生物信息学 化学 机器学习 药理学 医学 生物化学 生物 理论计算机科学 基因
作者
Mengting Huang,Chaofeng Lou,Zengrui Wu,Weihua Li,Philip W. Lee,Yun Tang,Guixia Liu
出处
期刊:Journal of Cheminformatics [BioMed Central]
卷期号:14 (1) 被引量:10
标识
DOI:10.1186/s13321-022-00626-3
摘要

Abstract UDP-glucuronosyltransferases (UGTs) have gained increasing attention as they play important roles in the phase II metabolism of drugs. Due to the time-consuming process and high cost of experimental approaches to identify the metabolic fate of UGT enzymes, in silico methods have been developed to predict the UGT-mediated metabolism of drug-like molecules. We developed consensus models with the combination of machine learning (ML) and graph neural network (GNN) methods to predict if a drug-like molecule is a potential UGT substrate, and then we applied the Weisfeiler-Lehman Network (WLN) model to identify the sites of metabolism (SOMs) of UGT-catalyzed substrates. For the substrate model, the accuracy of the single substrate prediction model on the test set could reach to 0.835. Compared with the single estimators, the consensus models are more stable and have better generalization ability, and the accuracy on the test set reached to 0.851. For the SOM model, the top-1 accuracy of the SOM model on the test set reached to 0.898, outperforming existing works. Thus, in this study, we proposed a computational framework, named Meta-UGT, which would provide a useful tool for the prediction and optimization of metabolic profiles and drug design. Graphical Abstract

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