AS
Arne Schneuing
Author with expertise in Cyclotide Bioengineering and Protein Anchoring Mechanisms
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
4
h-index:
4
/
i10-index:
2
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
54

Decoding Surface Fingerprints for Protein-Ligand Interactions

Ilia Igashov et al.Apr 28, 2022
+6
A
T
I
A bstract Small molecules have been the preferred modality for drug development and therapeutic interventions. This molecular format presents a number of advantages, e.g. long half-lives and cell permeability, making it possible to access a wide range of therapeutic targets. However, finding small molecules that engage “hard-to-drug” protein targets specifically and potently remains an arduous process, requiring experimental screening of extensive compound libraries to identify candidate leads. The search continues with further optimization of compound leads to meet the required potency and toxicity thresholds for clinical applications. Here, we propose a new computational workflow for high-throughput fragment-based screening and binding affinity prediction where we leverage the available protein-ligand complex structures using a state-of-the-art protein surface embedding framework (dMaSIF). We developed a tool capable of finding suitable ligands and fragments for a given protein pocket solely based on protein surface descriptors, that capture chemical and geometric features of the target pocket. The identified fragments can be further combined into novel ligands. Using the structural data, our ligand discovery pipeline learns the signatures of interactions between surface patches and small pharmacophores. On a query target pocket, the algorithm matches known target pockets and returns either potential ligands or identifies multiple ligand fragments in the binding site. Our binding affinity predictor is capable of predicting the affinity of a given protein-ligand pair, requiring only limited information about the ligand pose. This enables screening without the costly step of first docking candidate molecules. Our framework will facilitate the design of ligands based on the target’s surface information. It may significantly reduce the experimental screening load and ultimately reveal novel chemical compounds for targeting challenging proteins.
0

Targeting protein-ligand neosurfaces using a generalizable deep learning approach

Anthony Marchand et al.Mar 28, 2024
+15
S
P
A
Abstract Molecular recognition events between proteins drive biological processes in living systems. However, higher levels of mechanistic regulation have emerged, where protein-protein interactions are conditioned to small molecules. Here, we present a computational strategy for the design of proteins that target neosurfaces, i.e. surfaces arising from protein-ligand complexes. To do so, we leveraged a deep learning approach based on learned molecular surface representations and experimentally validated binders against three drug-bound protein complexes. Remarkably, surface fingerprints trained only on proteins can be applied to neosurfaces emerging from small molecules, serving as a powerful demonstration of generalizability that is uncommon in deep learning approaches. The designed chemically-induced protein interactions hold the potential to expand the sensing repertoire and the assembly of new synthetic pathways in engineered cells.