Assessing hERG1 Blockade from Bayesian Machine-Learning-Optimized Site Identification by Ligand Competitive Saturation Simulations
Notice bibliographique
Résumé
-Related (hERG1) potassium channel. There is a compulsory preclinical stage safety assessment for the hERG1 blockade for all classes of drugs, which adds substantially to the cost of drug development. The availability of a high-resolution cryogenic electron microscopy (cryo-EM) structure for the channel in its open/depolarized state solved in 2017 enabled the application of molecular modeling for rapid assessment of drug blockade by molecular docking and simulation techniques. More importantly, if successful, in silico methods may allow a path to lead-compound salvaging by mapping out key block determinants. Here, we report the blind application of the site identification by the ligand competitive saturation (SILCS) protocol to map out druggable/regulatory hotspots in the hERG1 channel available for blockers and activators. The SILCS simulations use small solutes representative of common functional groups to sample the chemical space for the entire protein and its environment using all-atom simulations. The resulting chemical maps, FragMaps, explicitly account for receptor flexibility, protein-fragment interactions, and fragment desolvation penalty allowing for rapid ranking of potential ligands as blockers or nonblockers of hERG1. To illustrate the power of the approach, SILCS was applied to a test set of 55 blockers with diverse chemical scaffolds and pIC50 values measured under uniform conditions. The original SILCS model was based on the all-atom modeling of the hERG1 channel in an explicit lipid bilayer and was further augmented with a Bayesian-optimization/machine-learning (BML) stage employing an independent literature-derived training set of 163 molecules. BML approach was used to determine weighting factors for the FragMaps contributions to the scoring function. pIC50 predictions from the combined SILCS/BML approach to the 55 blockers showed a Pearson correlation (PC) coefficient of >0.535 relative to the experimental data. SILCS/BML model was shown to yield substantially improved performance as compared to commonly used rigid and flexible molecular docking methods for a well-established cohort of hERG1 blockers, where no correlation with experimental data was recorded. SILCS/BML results also suggest that a proper weighting of protonation states of common blockers present at physiological pH is essential for accurate predictions of blocker potency. The precalculated and optimized SILCS FragMaps can now be used for the rapid screening of small molecules for their cardiotoxic potential as well as for exploring alternative binding pockets in the hERG1 channel with applications to the rational design of activators.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».