基于 AlphaFold 衍生的分子场对通道视紫红质变体特性进行可解释建模

《BMC Bioinformatics》：Interpretable modeling of channelrhodopsin variant properties using AlphaFold-derived molecular fields

　　

摘要

背景

具有所需光电流特性的通道视紫红质变体通常通过迭代实验筛选来开发。计算模型越来越多地被用于优先筛选候选变体，但许多现有方法主要依赖于序列衍生特征。由于蛋白质特性源于三维空间中的物理化学相互作用，结构衍生表征可能为建模和解释变体与特性之间的关系提供有用的视角。因此，我们开发了 Foldinsight，这是一个基于结构的框架，用于建模通道视紫红质变体的定量特性并可视化与特性相关的空间区域。

结果

Foldinsight 将氨基酸序列转换为 AlphaFold2 预测的结构，在公共坐标系中对结构进行对齐，并在共享的三维网格上计算范德华和静电分子场。这些场提供了适合回归建模的固定长度描述符。当应用于已发表的通道视紫红质变体数据集时，分子场描述符捕获了跨越测量光电流特性的预测信号。将拟合的回归系数映射回分子场网格，突出了与建模特性相关的候选空间区域，并使得能够检查它们与已知功能和结构特征之间的关系。

结论

Foldinsight 提供了一个工作流程，用于连接预测的蛋白质结构与定量特性建模和空间解释。源自 AlphaFold 的分子场为通道视紫红质变体分析提供了另一种空间表征，并有助于为未来的突变实验生成假设。