GPU workstation for deep learning-based protein design and cryo-EM data processing
GPU 工作站,用于基于深度学习的蛋白质设计和冷冻电镜数据处理
基本信息
- 批准号:10797767
- 负责人:
- 金额:$ 4.8万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-06-01 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:BiosensorCryoelectron MicroscopyDataExperimental DesignsFundingModelingModernizationPerformanceProcessProtein EngineeringProteinsResolutionStructureSystemTestingTimeTrainingValidationartificial intelligence methodcomputerized data processingcomputing resourcesdeep learningdesigndesign verificationgraph neural networkimprovedinhibitorlearning strategymodel designnetwork architectureneural networknovel strategiesprotein structureprotein structure predictionstructural biologysuccess
项目摘要
Abstract
We are requesting funds to purchase a GPU workstation that will be used for (1) deep learning
in the context of protein design and (2) for solving protein structures using cryo-EM data.
Currently there is a revolution going on protein modeling as deep learning methods have shown
impressive success in both protein structure prediction and protein design. We are leveraging
these new approaches in several ways that require access to GPU processers. First, we have
developed a new protein design pipeline that iterates between protein structure prediction with
AlphaFold and sequence optimization with a graph neural network to evolve sequences for a
specific function. Initial experimental validation of the pipeline is very encouraging, and we are
now eager to test it on a variety of protein design problems including the design of competitive
inhibitors, protein switches and biosensors. The pipeline requires large blocks of GPU time
(several days with multiple processors) to identify promising designs for experimental validation.
Second, we are training new neural networks for improved performance in protein design.
Access to GPUs is required for rapidly testing alternative network architectures and
hyperparameters. The last step of many protein design projects is validation of the design model
with a high-resolution structure. Some of our projects involve systems large enough to be
studied with cryo-EM and we are now in need of computational resources to structures from
cryo-EM data. Almost all modern cryo EM packages rely on GPUs for processing data.
抽象的
我们要求资金购买将用于(1)深度学习的GPU工作站
在蛋白质设计的背景下,(2)用于使用冷冻EM数据求解蛋白质结构。
目前,蛋白质建模正在进行一场革命,因为深度学习方法已显示
在蛋白质结构预测和蛋白质设计方面取得了令人印象深刻的成功。我们正在利用
这些新方法以几种需要访问GPU处理器的方式。首先,我们有
开发了一种新的蛋白质设计管道,该管道在蛋白质结构预测之间迭代
使用图神经网络的Alphafold和序列优化,以进化序列
特定功能。管道的最初实验验证非常令人鼓舞,我们是
现在渴望在各种蛋白质设计问题上进行测试,包括竞争性设计
抑制剂,蛋白质开关和生物传感器。管道需要大量的GPU时间
(有多个处理器几天),以确定实验验证的有希望的设计。
其次,我们正在培训新的神经网络,以提高蛋白质设计的性能。
快速测试替代网络体系结构和
超参数。许多蛋白质设计项目的最后一步是验证设计模型
具有高分辨率结构。我们的一些项目涉及到足够大的系统
使用Cryo-Em进行研究,我们现在需要计算资源来实现
冷冻-EM数据。几乎所有现代的冷冻套件都依赖GPU来处理数据。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Advances in modular control of CAR-T therapy with adapter-mediated CARs.
- DOI:10.1016/j.addr.2022.114358
- 发表时间:2022-08
- 期刊:
- 影响因子:16.1
- 作者:
- 通讯作者:
An optogenetic switch for the Set2 methyltransferase provides evidence for transcription-dependent and -independent dynamics of H3K36 methylation.
- DOI:10.1101/gr.264283.120
- 发表时间:2020-11
- 期刊:
- 影响因子:7
- 作者:Lerner AM;Hepperla AJ;Keele GR;Meriesh HA;Yumerefendi H;Restrepo D;Zimmerman S;Bear JE;Kuhlman B;Davis IJ;Strahl BD
- 通讯作者:Strahl BD
Transfer learning to leverage larger datasets for improved prediction of protein stability changes.
迁移学习利用更大的数据集来改进对蛋白质稳定性变化的预测。
- DOI:10.1101/2023.07.27.550881
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Dieckhaus,Henry;Brocidiacono,Michael;Randolph,Nicholas;Kuhlman,Brian
- 通讯作者:Kuhlman,Brian
Computer-based Engineering of Thermostabilized Antibody Fragments.
- DOI:10.1002/aic.16864
- 发表时间:2019-11
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Jiwon Lee;Bryan S. Der;C. Karamitros;Wenzong Li;Nicholas M. Marshall;Oana I. Lungu;Aleksandr E. Miklos;Jianqing Xu;T. Kang;Chang-Han Lee;Bing Tan;R. Hughes;S. Jung;G. Ippolito;Jeffrey J. Gray;Yan Zhang;B. Kuhlman;G. Georgiou;A. Ellington
- 通讯作者:Jiwon Lee;Bryan S. Der;C. Karamitros;Wenzong Li;Nicholas M. Marshall;Oana I. Lungu;Aleksandr E. Miklos;Jianqing Xu;T. Kang;Chang-Han Lee;Bing Tan;R. Hughes;S. Jung;G. Ippolito;Jeffrey J. Gray;Yan Zhang;B. Kuhlman;G. Georgiou;A. Ellington
From Protein Design to the Energy Landscape of a Cold Unfolding Protein.
- DOI:10.1021/acs.jpcb.1c10750
- 发表时间:2022-02-17
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Pulavarti, Surya V. S. R. K.;Maguire, Jack B.;Yuen, Shirley;Harrison, Joseph S.;Griffin, Jermel;Premkumar, Lakshmanane;Esposito, Edward A.;Makhatadze, George, I;Garcia, Angel E.;Weiss, Thomas M.;Snell, Edward H.;Kuhlman, Brian;Szyperski, Thomas
- 通讯作者:Szyperski, Thomas
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