Harnessing Deep Learning Methods for Voltage-Gated Ion Channel Drug Discovery

药物发现 计算机科学 深度学习 离子通道 纳米技术 计算生物学 神经科学 人工智能 生物信息学 生物 材料科学 受体 生物化学
作者
Diego López Mateos,B. Harris,Adriana Hernández González,Kush Narang,Vladimir Yarov‐Yarovoy
出处
期刊:Physiology [American Physiological Society]
标识
DOI:10.1152/physiol.00029.2024
摘要

Voltage-gated ion channels (VGICs) are pivotal in regulating electrical activity in excitable cells and are critical pharmaceutical targets for treating many diseases including cardiac arrhythmia and neuropathic pain. Despite their significance, challenges such as achieving target selectivity persist in VGIC drug development. Recent progress in deep learning, particularly diffusion models, has enabled the computational design of protein binders for any clinically relevant protein based solely on its structure. These developments coincide with a surge in experimental structural data for VGICs, providing a rich foundation for computational design efforts. This review explores the recent advancements in computational protein design using deep learning and diffusion methods, focusing on their application in designing protein binders to modulate VGIC activity. We discuss the potential use of these methods to computationally design protein binders targeting different regions of VGICs, including the pore domain, voltage-sensing domains, and interface with auxiliary subunits. We provide a comprehensive overview of the different design scenarios, discuss key structural considerations, and address the practical challenges in developing VGIC-targeting protein binders. By exploring these innovative computational methods, we aim to provide a framework for developing novel strategies that could significantly advance VGIC pharmacology and lead to the discovery of effective and safe therapeutics.

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