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Protein/lipid interactions: Determinants of lipid interactions with membrane proteins investigated by machine learning, molecular simulations and mass

Protein/lipid interactions: Determinants of lipid interactions with membrane proteins investigated by machine learning, molecular simulations and mass
蛋白质/脂质相互作用:通过机器学习、分子模拟和质量研究脂质与膜蛋白相互作用的决定因素
批准号:
2271160
负责人:
金额:
$0.0万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Studentship
财政年份:
2019
资助国家:
英国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019 至 --

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
背景:尽管越来越多的数据表明膜蛋白与脂质的相互作用调节其功能(例如胆固醇或pip调节信号受体的功能),但这种相互作用的分子/化学细节仍然难以捉摸。分子动力学模拟(MDS)已经成为预测蛋白质/脂质相互作用的一种成熟技术,但它们在计算上过于令人望而却步。此外,使用基于实验室的方法来研究蛋白质/脂质相互作用通常具有挑战性。这些都是阻碍研究的主要限制。目的:我们的目标是将MDS和质谱与人工智能(AI)/机器学习(ML)相结合,创造一种新的方法,显著加快蛋白质/脂质相互作用的预测过程。在这种方法中,我们将使用MDS识别与特定脂质相互作用的蛋白质上的结构基序,使用一组已知其3D结构的蛋白质;人工智能方法可以从这些数据中学习,并预测其他类似蛋白质的脂质结合位点。新颖性和时效性:考虑到3D膜蛋白结构的大量增加(一些与脂质复杂),本研究利用尖端的AI/ML技术来识别膜蛋白上与特定脂类相互作用的结构基序是及时的。实验方法:学生将使用PDB中已知的3D蛋白质结构和分子模拟来确定不同膜蛋白家族的区域如何与特定的脂质类型相互作用。然后,将开发AI/ML方法来学习相互作用,识别蛋白质/脂质相互作用的模式,并为其他蛋白质的相互作用提供预测。原生质谱法将用于评估和改进人工智能/机器学习方法的一些结果。
英文摘要
Background: Despite a fast-growing number of data that demonstrate that interactions of membrane proteins with lipids regulate their function (e.g. cholesterol or PIPs regulates the function of signaling receptors), the molecular/chemical details of such interactions remain elusive. Molecular dynamics simulations (MDS) have become an established technique for predicting protein/lipid interactions but they are too computationally prohibitive. Additionally, it is often challenging to use lab-based methodologies to study protein/lipid interactions. These are major limitations that impede the research.Objectives: Our aim is to combine MDS and mass spectrometry with artificial intelligence (AI)/machine learning (ML) to create a new approach that will significantly accelerate the prediction processes for protein/lipid interactions. In this approach we will use MDS to identify structural motifs on proteins that interreact with specific lipids using a set of proteins for which their 3D structure is known; the AI methods can learn from such data and predict lipid binding sites for other similar proteins.Novelty and Timeliness:Given the large increase of 3D membrane protein structures (some in complex with lipids), this research is timely in utilizing the cutting-edge AI/ML technologies to identify structural motifs on membrane proteins that interact with specific lipid types. Experimental approach: The student will use known 3D protein structures from the PDB and molecular simulations to identify how regions of different membrane protein families interact with specific lipid types. Then, AI/ML approaches will be developed to learn the interactions, to identify patterns in protein/lipid interactions, and to provide predictions for the interactions of other proteins. Native mass spectrometry will be used to evaluate and refine some of the results of the AI/ML methodology.
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会议论文
国内基金
海外基金
脂滴聚集型小胶质细胞介导的髓鞘病变促进小鼠抑郁样行为及其机制研究
  • 批准号:
    82371528
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李媛
  • 依托单位:
DACH1对糖尿病肾病足细胞脂质代谢的调控作用和机制研究
  • 批准号:
    82370719
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    曹爱丽
  • 依托单位:
新肿瘤靶标 DHCR24/Lipid-Rafts 轴在急性髓系白血病中的作用和分子机制研究
  • 批准号:
    LQ22H080007
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吴照星
  • 依托单位:
4-胺基阿拉伯糖基修饰的活性寡糖分子lipid A及衍生物的合成研究
  • 批准号:
    22007080
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    朱玉根
  • 依托单位: