Computational design of metallohydrolases

活动站点 蛋白质设计 合理设计 计算机科学 职位(财务) 限制 基质(水族馆) 化学 催化作用 组合化学 蛋白质工程 光学活性 分子 反向 亲核细胞 集合(抽象数据类型) 序列(生物学) 生物系统 理想(伦理) 设计策略 化学空间 量子 设计要素和原则 蛋白质结构 立体化学 活性成分 主动学习(机器学习)
作者
Donghyo Kim,Seth M. Woodbury,Woody Ahern,Doug Tischer,Alex Kang,Emily Joyce,Asim K. Bera,Nikita Hanikel,Saman Salike,Rohith Krishna,Jason Yim,Samuel J. Pellock,Anna Lauko,Indrek Kalvet,Donald Hilvert,David Baker
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:649 (8095): 246-253 被引量:24
标识
DOI:10.1038/s41586-025-09746-w
摘要

De novo enzyme design seeks to build proteins containing ideal active sites with catalytic residues surrounding and stabilizing the transition state(s) of the target chemical reaction1–7. The generative artificial intelligence method RFdiffusion8,9 solves this problem, but requires specifying both the sequence position and backbone coordinates for each catalytic residue, limiting sampling. Here we introduce RFdiffusion2, which eliminates these requirements, and use it to design zinc metallohydrolases starting from quantum chemistry-derived active site geometries. From an initial set of 96 designs tested experimentally, the most active has a catalytic efficiency (kcat/KM) of 16,000 M−1 s−1, orders of magnitude higher than previously designed metallohydrolases6,7,10,11. A second round of 96 designs yielded 3 additional highly active enzymes, with kcat/KM values of up to 53,000 M−1 s−1 and a catalytic rate constant (kcat) of up to 1.5 s−1. The design models of the four most active designs differ from known structures and from each other, and the crystal structure of the most active design is very close to the design model, demonstrating the accuracy of the design method. The most active enzymes are predicted by PLACER12 and Chai-1 (ref. 13) to have preorganized active sites that effectively position the substrate for nucleophilic attack by a water molecule activated by the bound metal. The ability to generate highly active enzymes directly from the computer, without experimental optimization, should enable a new generation of potent designer catalysts14,15. A generative artificial intelligence-powered method enables de novo design of highly active enzymes based on information about the geometry of residues in the active site, without requiring protein backbone or sequence information.
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
慢慢发布了新的文献求助10
刚刚
zx发布了新的文献求助10
刚刚
nn发布了新的文献求助10
刚刚
Y垚发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
来福萨克斯完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
大模型应助飘逸的问丝采纳,获得10
2秒前
机智的万宝路完成签到,获得积分10
2秒前
老实紫萱完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
Haoyun发布了新的文献求助30
3秒前
顺利中蓝完成签到,获得积分10
3秒前
六66完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
htt完成签到 ,获得积分10
4秒前
汉堡包应助月落西山采纳,获得10
4秒前
冷艳铁身发布了新的文献求助10
4秒前
尊敬的雁桃完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
隐形曼青应助Baneyhua采纳,获得10
5秒前
原子完成签到,获得积分10
5秒前
哒哒哒完成签到 ,获得积分10
5秒前
大个应助winter采纳,获得10
5秒前
安戈完成签到,获得积分10
5秒前
完美世界应助Wangyn采纳,获得10
5秒前
此时此刻发布了新的文献求助10
5秒前
活力的语堂完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
qiuyu发布了新的文献求助10
6秒前
丰富的白羊完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
7秒前
宁燕完成签到,获得积分10
7秒前
7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
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Social Psychology 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7646591
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9218830
关于积分的说明 19782955
捐赠科研通 7211387
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277115
关于科研通互助平台的介绍 2438656
邀请新用户注册赠送积分活动 2275331