Hannes Stark Felix Faltings MinGyu Choi Yuxin Xie† et al

Abstract

Wir stellen BoltzGen vor, ein voll-Atom-generatives Modell zur Entwicklung von Proteinen und Peptiden in allen Modaliäten, das auf eine breite Palette biomolekularer Zielstrukturen abzielt. BoltzGen integriert starke strukturelle Schlussfolgerungsfähigkeiten bezüglich Wechselwirkungen zwischen Ziel und Bindemittel direkt in seinen generativen Gestaltungsprozess. Dies wird erreicht, indem Gestaltung und Strukturvorhersage vereint werden, wodurch ein einziges Modell entsteht, das zudem Leistungen auf dem Stand der Technik bei der Faltung erreicht. Der Generierungsprozess von BoltzGen lässt sich durch eine flexible Spezifikationssprache steuern, die kovalente Bindungen, Strukturrestriktionen, Bindungsstellen und weitere Parameter umfasst. Wir validieren diese Fähigkeiten experimentell in insgesamt acht unterschiedlichen Laborprojekten mit funktionellen und Affinitätsmessungen an insgesamt 26 Zielstrukturen. Die Experimente umfassen Bindemodaliäten von Nanobodies bis hin zu disulfidgebundenen Peptiden und Zielstrukturen von ungeordneten Proteinen bis hin zu kleinen Molekülen. Beispielsweise testen wir 15 Nanobody- und Proteindesigns jeweils an neun neuartigen Zielstrukturen, die geringe Ähnlichkeit mit Proteinen aufweisen, deren Struktur mit einem gebundenen Liganden bereits bekannt ist. Für beide Bindemodaliäten erzielen wir für 66 % der Ziele Bindungen im Nanomolar-Bereich. Wir veröffentlichen die Modellgewichte, die Daten sowie die Inferenz-Tools.