TCNeKP: A Novel Deep Learning Architecture for Enzyme Catalytic Activity Prediction

水准点(测量) 卷积神经网络 集合(抽象数据类型) 机器学习 人工智能 计算机科学 深度学习 特征工程 功能(生物学) 特征(语言学) 钥匙(锁) 模式识别(心理学) 过程(计算) 计算生物学 特征提取 多任务学习 酶 人工神经网络 径向基函数 数据挖掘
作者
Yuanyuan Lei,Rui Liu,Hanxi Yu,Wentao Xu,Ting Long,Mei Hu
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:65 (20): 10977-10987 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.5c01830
摘要

Accurate prediction of enzyme kinetic parameters ( K cat and K m ) is crucial for enzyme rational design and engineering research. Based on a heterogeneous data set encompassing 17,893 K cat and 24,585 K m records across 8911 enzyme sequences from 7 EC classes and 5023 substrates, we introduce novel TCNeKP models for predicting K cat and K m values. Herein, enzymes’ sequences were autoembedded and processed by a temporal convolutional network (TCN) module to extract the key features of catalytic and binding residues frequently located far apart in the primary sequences; substrates were encoded by a pretrained SMILES-Transformer language model; and catalytic conditions (pH and temperature) were encoded via radial basis function (RBF). The fused features were then fed into a fully connected network for single-task prediction of K cat and K m . Results demonstrate that TCNeKP- K cat and TCNeKP- K m models achieve robust performance across wild-type and mutant enzymes from 7 EC classes, outperforming state-of-the-art MPEK, UniKP, and DLKcat models (Table S3). Leveraging a cross-task dynamic parameter-sharing module with attention mechanism, we further developed a multitask TCNeKP model that achieves the highest R 2 values among the benchmark models for both K cat (0.677) and K m (0.657) prediction. These findings indicate that collaborative learning between K cat and K m prediction tasks enhances feature extraction for enzyme–substrate binding and catalysis, thereby significantly enhancing the predictive performance.
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
xiu完成签到,获得积分10
1秒前
核桃的应助被花海采纳,获得30
2秒前
爱学数学的数学小白完成签到,获得积分10
2秒前
英勇皮卡丘完成签到,获得积分10
3秒前
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
4秒前
有雨完成签到,获得积分10
4秒前
小二郎的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
东冉发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得30
4秒前
Ava的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
程老六完成签到 ,获得积分10
6秒前
Liangstar完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
9秒前
SYX发布了新的文献求助10
12秒前
研友_GZbV4Z完成签到,获得积分10
15秒前
星辰大海的应助被luojia采纳,获得10
15秒前
niall完成签到,获得积分10
16秒前
酷波er的应助被chcmuer采纳,获得10
17秒前
科研通AI6.4的应助被东冉采纳,获得10
19秒前
顾旻完成签到,获得积分10
19秒前
Orange的应助被yuyufish采纳,获得10
20秒前
Hello的应助被王某采纳,获得10
20秒前
淼淼完成签到 ,获得积分10
20秒前
22秒前
23秒前
23秒前
24秒前
今后的应助被chcmuer采纳,获得10
25秒前
平常的豌豆完成签到,获得积分10
28秒前
grassland发布了新的文献求助10
29秒前
不器发布了新的文献求助10
30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
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
Wafer Surface Defect 420
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7784319
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9323644
关于积分的说明 20394846
捐赠科研通 7373064
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320990
关于科研通互助平台的介绍 2468974
邀请新用户注册赠送积分活动 2337253