Forscher entwickeln KI-Modell zur Vorhersage der Genauigkeit von Protein-DNA-Bindung

Forscher entwickeln KI-Modell zur Vorhersage der Genauigkeit von Protein-DNA-Bindung

Ein neues KI-Modell mit dem Namen Deep Predictor of Binding Specificity (DeepPBS) wurde an der University of Southern California entwickelt, um vorherzusagen, wie Proteine an DNA binden. DeepPBS ist ein geometrisches Deep-Learning-Modell, das speziell darauf ausgelegt ist, die Spezifität von Protein-DNA-Bindungen aus den Strukturen von Protein-DNA-Komplexen vorherzusagen. Durch die Eingabe der Datenstruktur eines Protein-DNA-Komplexes in ein Online-Berechnungstool bietet DeepPBS eine schnellere und effizientere Methode, um zu bestimmen, wie Proteine mit DNA interagieren. Dieses KI-Tool ermöglicht es Wissenschaftlern, die Notwendigkeit für Hochdurchsatz-Sequenzierung oder strukturelle Biologie-Experimente zur Bestimmung der Protein-DNA-Bindungsspezifität zu eliminieren.

DeepPBS verwendet ein geometrisches Deep-Learning-Modell, einen Machine-Learning-Ansatz, der Daten mithilfe geometrischer Strukturen analysiert. Dieses KI-Tool erfasst die chemischen Eigenschaften und geometrischen Kontexte von Protein-DNA-Interaktionen, um die Bindungsspezifität vorherzusagen. Im Gegensatz zu bestehenden Methoden, die oft auf eine Protein-Familie beschränkt sind, kann DeepPBS die Bindungsspezifität für verschiedene Protein-Familien vorhersagen. Dieser Ansatz ermöglicht es auch, neue Proteine zu entwerfen. DeepPBS ergänzt bestehende Fortschritte in der Proteinstrukturvorhersage, wie z.B. DeepMind’s AlphaFold, indem es die Bindungsspezifität auch für Proteine vorhersagen kann, für die keine experimentellen Strukturen verfügbar sind. Diese Innovation könnte die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen, die Behandlung von Krebsmutationen verbessern und zu Durchbrüchen in der synthetischen Biologie und RNA-Forschung führen.

Seit 1953, als Francis Crick und James Watson das Wort DNA erfanden, haben wir große Fortschritte gemacht. DeepPBS ist eine vielversprechende Technologie, die die Entwicklung neuer Medikamente und medizinischer Behandlungen beschleunigen kann. Die Möglichkeit, die Bindungsspezifität von Proteinen vorherzusagen, ohne auf bereits vorhandene experimentelle Strukturen angewiesen zu sein, könnte zu bedeutenden Fortschritten in der Medizin und Biologie führen. Die Möglichkeit, Protein-DNA-Interaktionen genauer zu verstehen, könnte zu bahnbrechenden Entwicklungen in der Therapie von Krankheiten wie Krebs führen und die Möglichkeit eröffnen, neuartige Proteine zu entwerfen.