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蒋华良、郑明月团队通过多任务深度神经网络建立药物调控激酶谱的预测分析方法

本站小编 Free考研考试/2022-02-14

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蛋白激酶(protein kinases)是细胞功能的关键调节分子,是生物体内最大且功能最多样的基因家族之一。因此,激酶是开发治疗癌症、炎症、糖尿病、心血管疾病和阿尔兹海默症等相关疾病药物的重要靶标。然而,由于激酶家族蛋白质(特别是催化域)结构的高度保守性,给高效选择性激酶抑制剂的开发带来了巨大挑战。
  二十一世纪以来,随着计算机计算能力的迅猛提升和大数据的涌现,深度学习在机器学习算法的基础上快速崛起,并在药物研发领域得到广泛应用。然而,对许多尚未经过充分深入研究的激酶靶标,目前已有的数据还远远达不到训练中等规模神经网络所需的量级。因此,传统的单任务神经网络模型通常难以取得较好的泛化性能。
  为了解决这一问题,蒋华良、郑明月团队采用了多任务深度神经网络(multitask deep neural network)建立分类模型解决化合物的激酶谱预测问题。多任务深度神经网络通过任务间的迁移学习,可以高效解决具有相关性的多类别分类问题,对于众多激酶靶标,共享的保守催化域使得多重活性预测任务紧密相关。因此,利用多任务深度神经网络可以有效减少特定激酶数据不足对模型泛化性能的限制。此外,多任务神经网络只需建立一个模型即可对整体激酶谱进行预测,无需多次建模,并且通过使用共享表示减少了模型参数的规模,可以使模型的训练学习过程更加高效。
  上述研究结果近期在线发表于Journal of Medicinal Chemistry,题为“Deep Learning Enhancing Kinome-Wide Polypharmacology Profiling: Model Construction and Experiment Validation” ,并被选为封面论文。中国科学院上海药物研究所药物设计与发现中心(DDDC)郑明月为论文通讯作者,第一作者是中国科学院上海药物研究所药物发现与设计中心博士研究生李叙潼。
  全文链接:https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.9b00855

Journal of Medicinal Chemistry文章标题

基于多任务神经网络的药物激酶谱预测流程

多任务神经网络与随机森林预测表现对比

(左)对五个化合物预测与实验得到的激酶图谱,标记为红色的激酶表示预测或实验测定为活性。(右)预测与实验得到的激酶家族选择性,当一个家族的odds ratio显著大于1(红色),认为化合物对该激酶家族具有选择性。

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    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 上海药物所肿瘤药理课题组揭示肿瘤代谢抑制剂个性化治疗策略
    近10年来,靶向肿瘤代谢异常成为抗肿瘤新药研发领域备受关注的研究方向之一。当前,针对十余个代谢酶靶点的数十个小分子抑制剂正在处在临床前和临床研究。其中,靶向异柠檬酸脱氢酶(Isocitratedehydrogenase,IDH)突变的抑制剂已经分别于2017年和2019年被美国FDA批准用于携带有I ...
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  • 上海药物所抗急性肺损伤先导化合物发现研究取得进展
    近日,中科院上海药物研究所张翱课题组联合温州医科大学药学院梁广研究团队在基于天然产物的抗急性肺损伤药物先导化合物发现研究方面取得进展。研究成果以“Biomimeticsynthesisofthenaturalproductsalviadioneanditshybrids:discoveryoftis ...
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  • 上海药物所设计高效止血和受损血管靶向性的立方体纳米材料
    心肌梗塞和脑卒中等血管相关疾病的发病率和死亡率在世界范围内均很高,但由于血液循环系统复杂的血液动力学,损伤血管部位的靶向递药仍面临巨大挑战。研究表明,纳米载体的形状影响其体内命运和生物功能,与球形纳米载体相比,非球形纳米粒子对血管表面有较强的粘附能力;立方体纳米粒的特殊功能有待研究和确认,至今鲜见立 ...
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  • 上海药物所在构建多样性碳杂键反应及其应用研究中取得新进展
    近期,Cell出版社子刊iScience发表了中科院上海药物所张翱课题组和陆晓杰课题组协作完成的基于C–N键切断构建多样性碳杂键的最新科研成果。  碳杂键(如C–O、C–N、C–S、C–Se、C–Si、C–Ge、C–Sn等)是有机分子中最常见的化学键,其构建和切断是合成天然产物、药物分子、功能材料等 ...
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  • 上海药物所发现SIRT5新生理功能
    2019年4月22日,国际知名期刊Diabetes在线发表了上海药物所李静雅课题组、李佳课题组针对SIRT5参与调控棕色脂肪分化的研究结果。该研究揭示了Sirtuins家族中SIRT5调控棕色脂肪分化的生理功能和作用机制,进一步拓展了表观遗传学与脂肪生物学之间的联系,深化了对表观遗传机制调控脂肪分化 ...
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  • 上海药物所合作研究FTO抑制剂取得新进展
    2019年4月15日,中科院上海药物研究所杨财广课题组与美国陈建军课题组和钱志坚课题组合作研究,在化学干预RNA甲基化(m6A)修饰方向上取得新进展。研究成果“Small-moleculeTargetingofOncogenicRNADemethylaseFTOinAcuteMyeloidLeuke ...
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  • 上海药物所发现新型抗血栓候选药物58l
    P2Y12受体拮抗如氯吡格雷自1997获批上市以来,一直是抗血小板聚集药物领域的中流砥柱。相比不可逆P2Y12受体拮抗剂氯吡格雷而言,可逆性P2Y12受体拮抗剂如替卡格雷有很多优势,如起效快、出血风险低、停药后血小板即恢复生理功能等。但是,目前上市的可逆性P2Y12受体拮抗剂均为核苷类似物,在带来优 ...
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