В мире белков существует больше способов синтезировать 100-аминокислотный белок, чем атомов во Вселенной! Однако лишь малая часть этого огромного пространства последовательностей может быть исследована. В новом исследовании ученые продемонстрировали, что генетическая архитектура некоторых белков на самом деле довольно проста, что позволяет использовать интерпретируемые энергетические модели для точного предсказания стабильности белков.
С помощью массовых параллельных экспериментов исследователи смогли количественно оценить влияние отдельных мутаций на стабильность белков. Используя глубокое обучение и экспериментальные данные, они обнаружили, что энергетические изменения, вызванные мутациями, в основном аддитивны, с небольшим вкладом парных энергетических взаимодействий. Эти взаимодействия связаны со структурными контактами и близостью остатков белка.
Интересно, что, несмотря на сложность белковых генотипов, предсказания на основе простых энергетических моделей показывают отличные результаты. Это открытие может значительно упростить задачи предсказания и проектирования белков, а также помочь в интерпретации клинических вариантов и разработке новых биотехнологий.
Исследование подчеркивает, что, несмотря на потенциальную сложность генетических взаимодействий, многие задачи можно решить с помощью простых моделей, что открывает новые горизонты в области белковой инженерии и биоинформатики.