D 2024

Learning to design protein-protein interactions with enhanced generalization

BUSHUIEV, Anton; Roman BUSHUIEV; Petr KOUBA; Anatolii FILKIN; Marketa GABRIELOVA et al.

Základní údaje

Originální název

Learning to design protein-protein interactions with enhanced generalization

Autoři

BUSHUIEV, Anton; Roman BUSHUIEV; Petr KOUBA; Anatolii FILKIN; Marketa GABRIELOVA; Michal GABRIEL; Jiri SEDLAR; Tomas PLUSKAL4; Jiří DAMBORSKÝ; Stanislav MAZURENKO a Josef SIVIC

Vydání

12th International Conference on Learning Representations 2024, 26 s. 2024

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Stať ve sborníku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Forma vydání

elektronická verze "online"

Odkazy

Označené pro přenos do RIV

Ne

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

Klíčová slova anglicky

protein-protein interactions; protein design; generalization; self-supervised learning; equivariant 3D representations

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 24. 4. 2024 10:22, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Discovering mutations enhancing protein-protein interactions (PPIs) is critical for advancing biomedical research and developing improved therapeutics. While machine learning approaches have substantially advanced the field, they often struggle to generalize beyond training data in practical scenarios. The contributions of this work are three-fold. First, we construct PPIRef, the largest and non-redundant dataset of 3D protein-protein interactions, enabling effective large-scale learning. Second, we leverage the PPIRef dataset to pre-train PPIformer, a new SE(3)-equivariant model generalizing across diverse protein-binder variants. We fine-tune PPIformer to predict effects of mutations on protein-protein interactions via a thermodynamically motivated adjustment of the pre-training loss function. Finally, we demonstrate the enhanced generalization of our new PPIformer approach by outperforming other state-of-the-art methods on new, non-leaking splits of standard labeled PPI mutational data and independent case studies optimizing a human antibody against SARS-CoV-2 and increasing the thrombolytic activity of staphylokinase.

Návaznosti

EF17_043/0009632, projekt VaV
Název: CETOCOEN Excellence
LM2023055, projekt VaV
Název: Česká národní infrastruktura pro biologická data
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, ELIXIR-CZ: Česká národní infrastruktura pro biologická data
LM2023069, projekt VaV
Název: Výzkumná infrastruktura RECETOX
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Výzkumná infrastruktura RECETOX
857560, interní kód MU
(Kód CEP: EF17_043/0009632)
Název: CETOCOEN Excellence (Akronym: CETOCOEN Excellence)
Investor: Evropská unie, CETOCOEN Excellence, Spreading excellence and widening participation
90254, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ II