Design of target specific peptide inhibitors using generative deep learning and molecular dynamics simulations

自编码 分子动力学 计算生物学 计算机科学 肽序列 深度学习 人工智能 化学 生物 生物化学 基因 计算化学
作者
Sijie Chen,Tong Lin,Ruchira Basu,Jeremy Ritchey,Shen Wang,Yichuan Luo,Xingcan Li,Dehua Pei,Levent Burak Kara,Xiaolin Cheng
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 1611-1611 被引量:276
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45766-2
摘要

Abstract We introduce a computational approach for the design of target-specific peptides. Our method integrates a Gated Recurrent Unit-based Variational Autoencoder with Rosetta FlexPepDock for peptide sequence generation and binding affinity assessment. Subsequently, molecular dynamics simulations are employed to narrow down the selection of peptides for experimental assays. We apply this computational strategy to design peptide inhibitors that specifically target β -catenin and NF- κ B essential modulator. Among the twelve β -catenin inhibitors, six exhibit improved binding affinity compared to the parent peptide. Notably, the best C-terminal peptide binds β -catenin with an IC 50 of 0.010 ± 0.06 μM, which is 15-fold better than the parent peptide. For NF- κ B essential modulator, two of the four tested peptides display substantially enhanced binding compared to the parent peptide. Collectively, this study underscores the successful integration of deep learning and structure-based modeling and simulation for target specific peptide design.
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