Cientistas apresentam DIProT – um kit de ferramentas interativo de aprendizagem profunda para design eficiente de proteínas
Visão geral do processo de design de proteínas e do kit de ferramentas. Crédito:Biotecnologia Sintética e de Sistemas (2024). DOI:10.1016/j.synbio.2024.01.011 Os cientistas desenvolveram o DIProT, um kit de ferramentas inovador e fácil de usar para o design de proteínas. O kit de ferramentas utiliza um modelo generativo profundo não autorregressivo para resolver o problema de dobramento inverso de proteínas, integrando a experiência humana no ciclo de design para um design de proteínas eficiente e eficaz.
O design de proteínas, um aspecto crucial das ciências biológicas, envolve a criação de sequências de aminoácidos que se dobram em estruturas proteicas desejadas. Este processo, conhecido como problema de dobramento inverso de proteínas, tem sido um desafio na área.
Para esse fim, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tsinghua (THU), na China, apresentou o DIProT, um kit de ferramentas interativo de design de proteínas que aproveita um modelo generativo profundo não autorregressivo para resolver esse problema.
“As proteínas desempenham um papel crucial em inúmeras funções biológicas”, explica o autor correspondente do estudo, Xiaowo Wang, professor do Departamento de Automação da Universidade de Tsinghua. "Tanto prever a estrutura de uma determinada sequência de proteína, como exemplificado por AlphaFold, quanto projetar sequências de aminoácidos que se adaptem a uma determinada estrutura de proteína representam seus desafios únicos."
Para desenvolver o DIProT, os pesquisadores integraram modelos de aprendizagem profunda com experiência humana diretamente no processo de design, aumentando assim a eficiência e eficácia do design de proteínas.
“A abordagem exclusiva do DIProT permite que os usuários especifiquem a estrutura alvo e fixem partes da sequência que desejam preservar, aumentando a flexibilidade do processo de design”, acrescenta Wang. "O kit de ferramentas também incorpora um modelo de previsão de estrutura de proteínas para avaliar projetos in silico, formando um loop de design virtual que melhora significativamente a eficiência do design de proteínas."
Um dos principais recursos do DIProT é sua interface gráfica de usuário (GUI) amigável, que integra vários algoritmos para facilitar um ciclo de design de feedback rápido e intuitivo. A GUI permite que os usuários interajam visualmente com os resultados do projeto, auxiliando na compreensão e interpretação dos resultados.
Os autores, que publicaram seu estudo na revista Synthetic and Systems Biotechnology , espera-se que o DIProT seja altamente útil para tarefas práticas de design de proteínas. “Esperamos que o DIProT estimule novas pesquisas na área e sirva como uma ferramenta útil para enfrentar desafios cada vez mais complexos e diversos de design de proteínas”.
Os pesquisadores planejam refinar seu modelo de dobramento inverso e kit de ferramentas para enfrentar desafios cada vez mais complexos e diversos de design de proteínas no futuro.
