Data-driven, evolution-based design of proteins
数据驱动、基于进化的蛋白质设计
基本信息
- 批准号:10626884
- 负责人:
- 金额:$ 31.69万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAgricultureAlgorithmsAmino Acid SequenceAmino AcidsAreaBacillus subtilisBase SequenceBindingBiochemicalBiological AssayBiological ModelsBiologyCatalysisCharacteristicsChemistryChorismate MutaseDataData SetDevelopmentDiagnosticDirected Molecular EvolutionEnergy harvestingEngineeringEnvironmentEnzymesEscherichia coliEvolutionFoundationsGene DuplicationGene MutationGenomeGeometryGoalsHealthHomologous GeneHumanIn VitroIndividualLaboratoriesLearningMathematicsMetabolicMicrofluidicsModelingMutagenesisMutationOrthologous GeneOutcomePathway interactionsPatternPhysicsProcessPropertyProtein EngineeringProtein FamilyProteinsResearchRouteSH3 DomainsSerine ProteaseShapesSoftware ToolsSpecificityStatistical ModelsStructureSubstrate SpecificitySystemTestingTherapeuticTimeTrypsinVariantWorkYeastschemical reactionchymotrypsincombinatorialcomputer frameworkdesignfitnessgene synthesisin vivoinformation modelmolecular sequence databasenew technologynovel strategiesparalogous geneprogramsprotein aminoacid sequenceprotein foldingprotein structurerational designsynthetic protein
项目摘要
Project Summary:
Evolution builds proteins with a remarkable combination of characteristics. They can fold spontaneously and
carry out difficult chemical reactions, but also are robust to perturbation and able to adapt as conditions of fitness
fluctuate. In recent years, sequence-based statistical models have provided specific models for how all these
properties are encoded in the amino acid sequence of proteins. Here, we propose a data-driven, evolution-based
design (EBD) process that, with the developments outlined here, can address several basic problems in protein
mechanism and evolution. We will unify and optimize approaches for EBD and then apply it (1) to quantify the
functional sequence space of a protein family, (2) to parse the constraints on paralogs and orthologs of a protein
family, and (3) to understand how substrate specificity in an enzyme can adapt through a process of stepwise
variation and selection. The work is extensively supported by preliminary data, and is enabled by new
technologies for statistical inference, gene synthesis, and high-throughput functional assays, both in vitro and in
vivo. The outcomes will be a unified computational framework for sequence-based statistical inference, and an
serious test of the power of emerging evolution-based protein design approaches to understand and engineer
protein molecules.
项目概要:
进化构建了具有显着特征组合的蛋白质。它们可以自发折叠
进行困难的化学反应,但对扰动也具有鲁棒性,并且能够适应适应条件
波动。近年来,基于序列的统计模型为所有这些如何进行提供了具体的模型。
特性被编码在蛋白质的氨基酸序列中。在这里,我们提出了一种数据驱动的、基于进化的
设计(EBD)过程,通过此处概述的发展,可以解决蛋白质中的几个基本问题
机制和演化。我们将统一和优化 EBD 方法,然后应用它 (1) 来量化
蛋白质家族的功能序列空间,(2)解析蛋白质旁系同源物和直系同源物的约束
家族,以及(3)了解酶中的底物特异性如何通过逐步的过程进行适应
变化和选择。这项工作得到了初步数据的广泛支持,并得到了新的支持
体外和体内统计推断、基因合成和高通量功能测定技术
体内。结果将是基于序列的统计推断的统一计算框架,以及
对新兴的基于进化的蛋白质设计方法理解和工程能力的严峻考验
蛋白质分子。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Undersampling and the inference of coevolution in proteins.
欠采样和蛋白质共同进化的推断。
- DOI:
- 发表时间:2023-03-15
- 期刊:
- 影响因子:9.3
- 作者:Kleeorin, Yaakov;Russ, William P;Rivoire, Olivier;Ranganathan, Rama
- 通讯作者:Ranganathan, Rama
ProtWave-VAE: Integrating Autoregressive Sampling with Latent-Based Inference for Data-Driven Protein Design.
ProtWave-VAE:将自回归采样与基于潜在的推理相结合,实现数据驱动的蛋白质设计。
- DOI:
- 发表时间:2023-12-15
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Praljak, Nikša;Lian, Xinran;Ranganathan, Rama;Ferguson, Andrew L
- 通讯作者:Ferguson, Andrew L
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