UP
Udit Parekh
Author with expertise in Therapeutic Antibodies: Development, Engineering, and Applications
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(100% Open Access)
Cited by:
10
h-index:
8
/
i10-index:
8
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
148

Deep Generative Design of Epitope-Specific Binding Proteins by Latent Conformation Optimization

Raphael Eguchi et al.Dec 23, 2022
+8
U
C
R
A bstract Designing de novo binding proteins against arbitrary epitopes using a single scaffold, as seen with natural antibodies, remains an unsolved challenge in protein design. Current design methods are unable to capture the structural dynamics of flexible loops nor search loop conformational space in a principled way. Here we present Sculptor, a deep generative design algorithm that creates epitope-specific protein binders. The Sculptor algorithm constitutes a joint search over the positions, interactions, and generated conformations of a fold, and crafts a backbone to complement a user-specified epitope. Sequences are designed onto generated backbones using a combination of a residue-wise interaction database, a convolutional sequence design module, and Rosetta. Instead of relying on static structures, we capture the local conformational landscape of a single fold using molecular dynamics, and demonstrate that a model trained on such dense conformational data can generate backbones tailor-fit to an epitope. We use Sculptor to design binders against a conserved epitope on venom toxins implicated in neuromuscular paralysis, and obtain a multi-toxin binder from a small naïve library – a promising step towards creating broadly neutralizing binders. This study constitutes a novel application of deep generative modeling for epitope-targeted design, leveraging conformational dynamics to achieve function.
148
Citation10
1
Save
0

A general platform for targeting MHC-II antigens via a single loop

Haotian Du et al.Jan 30, 2024
+15
J
H
H
Abstract Class-II major histocompatibility complexes (MHC-IIs) are central to the communications between CD4+ T cells and antigen presenting cells (APCs), but intrinsic structural features associated with MHC-II make it difficult to develop a general targeting system with high affinity and antigen specificity. Here, we introduce a protein platform, Targeted Recognition of Antigen-MHC Complex Reporter for MHC-II ( TRACeR-II ), to enable the rapid development of peptide-specific MHC-II binders. TRACeR-II has a small helical bundle scaffold and uses an unconventional mechanism to recognize antigens via a single loop. This unique antigen-recognition mechanism renders this platform highly versatile and amenable to direct structural modeling of the interactions with the antigen. We demonstrate that TRACeR-II binders can be rapidly evolved across multiple alleles, while computational protein design can produce specific binding sequences for a SARS-CoV-2 peptide of unknown complex structure. TRACeR-II sheds light on a simple and straightforward approach to address the MHC peptide targeting challenge, without relying on combinatorial selection on complementarity determining region (CDR) loops. It presents a promising basis for further exploration in immune response modulation as well as a broad range of theragnostic applications.
1

Charting oncogenicity of genes and variants across lineages via multiplexed screens in teratomas

Udit Parekh et al.Mar 9, 2021
+6
A
K
U
SUMMARY Deconstructing tissue-specific effects of genes and variants on proliferative advantage is critical to understanding cellular transformation and to systematic selection of cancer therapeutics. Dissecting these specificities at scale requires integrated methods for multiplexed genetic screens tracking fitness across time, across human cell types, and in a suitable cellular niche since functional differences also depend on physiological cues. Towards this, we present a novel approach, harnessing single-cell cancer driver screens in teratomas coupled with hit enrichment by serial teratoma reinjection, to simultaneously screen drivers across multiple lineages in vivo . Using this system, we analyzed population shifts and lineage-specific enrichment for 51 cancer associated genes and gene variants, profiling over 100,000 cells spanning over 20 lineages, across two rounds of serially injected teratomas. We confirmed that c-MYC alone or combined with myristoylated AKT1 potently drives proliferation in progenitor neural lineages, demonstrating signatures of malignancy. These drivers directed teratoma development to lineages representative of pediatric tumors such as medulloblastoma and rhabdomyosarcoma. Additionally, mutant MEK1 S218D/S222D provides a proliferative advantage in mesenchymal lineages like fibroblasts. Our method provides a powerful new platform for multi-lineage longitudinal study of oncogenesis.