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Die genaue Modellierung von Protein-Seitenketten ist entscheidend für das Falten von Proteinen und das Design von Proteinen. In den letzten Jahrzehnten wurden viele erfolgreiche Methoden vorgeschlagen, um dieses Problem zu lösen. Die meisten von ihnen basieren jedoch auf diskreten Proben aus der Rotamerbibliothek, die in Bezug auf ihre Genauigkeiten und Anwendungen Einschränkungen aufweisen können. In dieser Studie berichten wir über ein Open-Source-Toolkit zur Modellierung von Protein-Seitenketten, genannt OPUS-Rota4. Es besteht aus drei Modulen: OPUS-RotaNN2, das die dihedralen Winkel der Protein-Seitenketten vorhersagt; OPUS-RotaCM, das die Distanz- und Orientierungsinformationen zwischen den Seitenketten verschiedener Restpaare misst, und OPUS-Fold2, das die aus den ersten beiden Modulen abgeleiteten Constraints anwendet, um die Modellierung der Seitenketten zu leiten. OPUS-Rota4 übernimmt die von OPUS-RotaNN2 vorhergesagten dihedralen Winkel als Ausgangszustände und verwendet OPUS-Fold2, um die Konformation der Seitenkette mit den aus OPUS-RotaCM abgeleiteten Constraints der Seitenkettenkontakte zu verfeinern. Daher wandeln wir das Problem der Modellierung von Seitenketten in ein Problem der Vorhersage von Seitenketten-Kontaktkarten um. OPUS-Fold2 ist in Python und TensorFlow2.4 geschrieben und benutzerfreundlich, um andere differenzierbare Energieterme einzubeziehen. OPUS-Rota4 bietet auch eine Plattform, auf der die Konformation der Seitenkette unter dem Einfluss anderer Prozesse dynamisch angepasst werden kann. Wir wenden OPUS-Rota4 auf 15 FM-Vorhersagen an, die von AlphaFold2 bei CASP14 eingereicht wurden; die Ergebnisse zeigen, dass die von OPUS-Rota4 modellierten Seitenketten näher an ihren nativen Gegenstücken sind als die von AlphaFold2 vorhergesagten (z.B. der RMSD für alle Reste und Kernreste beträgt 0,588 und 0,472 für AlphaFold2 und 0,535 und 0,407 für OPUS-Rota4).
Xu et al. (Thu,) haben diese Frage untersucht.