DISCO: Multimodales Protein‑Design ermöglicht DNA‑kodierte Chemie
Die Evolution hat enorme Vielfalt an Enzymen hervorgebracht, doch die chemischen Reaktionen, die sie bisher erkundet hat, bilden nur einen kleinen Ausschnitt dessen, was DNA eigentlich kodieren kann. Mit DISCO – dem neu…
- Die Evolution hat enorme Vielfalt an Enzymen hervorgebracht, doch die chemischen Reaktionen, die sie bisher erkundet hat, bilden nur einen kleinen Ausschnitt dessen, was…
- Mit DISCO – dem neuen multimodalen Modell „DIffusion for Sequence‑structure CO‑design“ – wird dieser Grenzbereich nun erweitert.
- DISCO entwirft gleichzeitig Proteinsequenz und 3‑D‑Struktur um beliebige Biomoleküle und nutzt dabei skalierbare Inferenzmethoden, die Ziele in beiden Modalitäten optimi…
Die Evolution hat enorme Vielfalt an Enzymen hervorgebracht, doch die chemischen Reaktionen, die sie bisher erkundet hat, bilden nur einen kleinen Ausschnitt dessen, was DNA eigentlich kodieren kann. Mit DISCO – dem neuen multimodalen Modell „DIffusion for Sequence‑structure CO‑design“ – wird dieser Grenzbereich nun erweitert. DISCO entwirft gleichzeitig Proteinsequenz und 3‑D‑Struktur um beliebige Biomoleküle und nutzt dabei skalierbare Inferenzmethoden, die Ziele in beiden Modalitäten optimieren.
Wichtig ist, dass DISCO ausschließlich auf reaktive Zwischenprodukte konditioniert wird. Auf dieser Basis entstehen vielfältige Häm‑Enzyme mit völlig neuen Aktions‑Siten‑Geometrien. Diese Enzyme führen bislang unbekannte Carbene‑Transfer‑Reaktionen durch – von Alkene‑Cyclopropanierung über Spirocyclopropanierung bis hin zu B‑H‑ und C(sp³)‑H‑Insertionen – und zeigen dabei Aktivitätswerte, die sogar über denen von bereits gezüchteten Enzymen liegen.
Eine gezielte Random‑Mutagenese eines ausgewählten Designs bestätigte, dass die Enzymaktivität durch gerichtete Evolution weiter gesteigert werden kann. Damit liefert DISCO einen skalierbaren Weg zu evolvierbaren Enzymen und erweitert damit das Spektrum genetisch encodierbarer chemischer Transformationen.
Der Quellcode ist öffentlich zugänglich unter https://github.com/DISCO-design/DISCO.
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