LassoESM人工智能模型助力套索肽药物研发新进展
2025-10-17 16:25
来源:伊利诺伊大学香槟分校
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研究人员开发出新型人工智能工具LassoESM,该模型专门用于预测套索肽特性,有望推动新型药物研发。这项由卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所团队完成的研究成果已在《自然通讯》期刊发表。套索肽特异性语言模型 LassoESM 的开发。A.套索肽生物合成需要前导肽酶、RiPP 识别元件 (RRE) 和套索环化酶,将线性核心肽连接成套索状结。B . LassoESM 基于 ESM-2 架构构建,并使用领域自适应方法和掩码语言模型进一步在套索肽上进行预训练。由此产生的 La​​ssoESM 嵌入用于三个下游任务:预测套索环化酶底物耐受性、识别非同源套索环化酶与底物肽对之间的底物相容性,以及预测 RNAP 抑制活性(数字表示富集值,用于估算 RNAP 抑制活性)。

套索肽是由细菌产生的天然分子,其独特的滑结结构赋予这些化合物较高稳定性。范德堡大学化学生物学研究所所长道格·米切尔表示:“套索肽在药物研发中具有广阔应用前景。通过构建专用语言模型,我们创建了一种能更有效开发这些可能性的工具。”

尽管现有蛋白质预测人工智能平台在生物医药领域应用广泛,但面对套索肽的特殊结构时仍存在局限。项目联合负责人、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校教授Diwakar Shukla指出:“由于套索肽的独特结构,当前人工智能程序难以进行准确预测。”

研究团队通过整合机器学习方法与实验数据,建立了专门针对套索肽的预测模型。该研究主要参与者Xuenan Mi表示:“我们开发的LassoESM模型能够捕捉通用蛋白质语言模型经常忽略的肽特异性特征。”团队采用掩码语言模型技术,通过分析数万个套索肽序列来训练算法识别规律。

LassoESM模型已成功应用于套索肽与套索环化酶的配对预测,这对拓展套索肽的临床应用具有重要意义。Shukla补充道:“通过模型预测,我们有望将多种肽类物质转化为套索结构。”这项研究为功能性套索肽的合理设计提供了人工智能工具支持,未来还将扩展至其他肽类天然产物的模型开发。

更多信息: Xuenan Mi 等,LassoESM:一种用于增强 lasso 肽属性预测的定制语言模型,《自然通讯》(2025)。期刊信息: 《自然通讯》

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