PofoliaPofolia ile paylaşıldı

ACS Omega· 2026Q1

pdb2reaction: PDB Yapılarından Makine Öğrenmesi ile Reaksiyon Mekanizmalarının Uçtan Uca Açıklanması

pdb2reaction : End-to-End Reaction-Path Elucidation from PDB Structures Using Machine-Learning Interatomic Potentials

Takuto Ohmura, Hajime Sato, Tohru Terada

Kısa özet

pdb2reaction, PDB yapılarından doğrudan tek bir makine öğrenmesi atomlararası potansiyel (MLIP) arka ucu kullanarak tüm enzimatik reaksiyon mekanizması aydınlatma işlem hattını otomatikleştiren açık kaynaklı bir Python aracıdır ve bir kıyaslamada 23 reaksiyon adımından 19'unun bilinen mekanizmalarını geri kazanır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • pdb2reaction, PDB yapılarından tek bir MLIP arka ucu kullanarak enzimatik reaksiyon mekanizması aydınlatmasını otomatikleştirir.
  • Ağır hesaplamalar için GPU hızlandırmalı bir pysisyphus çatalı ve bağ-değişikliği güdümlü özyinelemeli yol arama algoritması kullanır.
  • Araç, kullanıcı tarafından sağlanan ara geometri bilgisi olmadan geranyl pyrophosphate C6-methyltransferase BezA'nın iki adımlı reaksiyon mekanizmasını, geçiş durumları ve ara ürünler dahil olmak üzere başarıyla belirledi.
  • Altı enzimdeki 23 reaksiyon adımından oluşan bir kıyaslamada, UMA-m-1.1 arka ucu literatürdeki mekanizmaları 19 adım için yeniden üretti.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Abstract Elucidating enzymatic reaction mechanisms requires a sequence of computational tasks comprising active-site extraction, minimum-energy-path search, transition-state (TS) refinement, intrinsic reaction coordinate (IRC) validation, and quasi-rigid-rotor harmonic-oscillator (QRRHO) thermochemistry─stages typically connected by ad hoc scripting and per-system tuning. We present pdb2reaction, an open-source Python command-line toolkit that automates this entire pipeline directly from a user-curated PDB using a single machine-learning interatomic potential (MLIP) backend. A GPU-accelerated pysisyphus fork is bundled to perform the Hessian-based heavy computations─Hessian, IRC, and vibrational analysis─on the same CUDA device as the MLIP for the default backend, minimizing data transfer overhead. This toolkit also implements a bond-change-driven recursive path-search algorithm, which recovered the two-step reaction mechanism of the geranyl pyrophosphate C6-methyltransferase BezA─an SN2-like methyl transfer followed by glutamate-mediated deprotonation via a cationic intermediate─locating both transition states and the intermediate itself without a user-supplied intermediate geometry: from a reactant-state active-site cluster and a minimal scan list, and independently from the reactant and product structures alone. On a benchmark of 23 reaction steps across six enzymes, the broadest-coverage backend, UMA-m-1.1, reproduced the literature mechanism for 19 steps, each with a single imaginary frequency at the transition state. For BezA, all five backends recovered the same two-step pathway and the same rate-limiting step. pdb2reaction enables rapid PDB-to-mechanism elucidation on a single GPU, providing a high-throughput complement to higher-cost DFT-based cluster-model calculations and full enzyme–solvent QM/MM calculations.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. ACS Omega, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Atom ve Molekül Fiziği ve Optik

Atomic and Molecular Physics, and OpticsPhysics and Astronomy