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Repository-wide screening for bioactivity and protein binding using small molecule mass spectrometry data

Description du projet

Analyser les spectres de masse en tandem pour détecter les composés bioactifs et les cibles protéiques

La liaison aux protéines est un facteur clé de la bioactivité d’un composé, qui détermine s’il se comportera comme un agent thérapeutique ou comme une toxine. Les petites molécules inconnues présentes dans les échantillons biologiques sont identifiées par l’annotation des composés à l’aide de la spectrométrie de masse (SM) en tandem. Le projet BindingShadows, financé par le CER, va développer des modèles d’apprentissage automatique qui prédisent si une petite molécule inconnue est bioactive ou se lie à une protéine spécifique sur la base des spectres de masse en tandem de la molécule. Il appliquera ensuite ces modèles au criblage de millions de spectres de masse en tandem dans les ensembles de données disponibles. Ces méthodes seront partagées par le biais d’une plateforme où les utilisateurs pourront obtenir des informations sur la bioactivité sans devoir recourir à des analyses informatiques ou expérimentales supplémentaires.

Objectif

Bioactivity and ligand binding remain central topics for understanding protein function, for drug discovery and toxicology. Mass spectrometry (MS) allows to detect thousands of small molecules in a biological sample with a single experimental run. Compound annotation is carried out using tandem MS. I will develop machine learning models that predict whether a query small molecule has a certain bioactivity or is binding to a certain protein, where the only information we have about the query molecule is its tandem mass spectra. The identity and molecular structure of the query small molecule is unknown; it is unknown to the models, to me, and potentially even to mankind. Clearly, bioactivity and binding are two flavors of the same problem, and the differentiation is solely driven by the available training data. Notably, elucidating the structure of the small molecule is not the focus of the project, and may be postponed until after experimental confirmation. Models will not predict one particular bioactivity or protein binding, but rather tens in parallel. Evolution has, through variation and selection, optimized the structure of small molecules for tasks such as communication and warfare, and the pool of natural products is enriched with bioactive compounds. My project will allow to harvest the information.

I will apply my models at a repository scale, screening millions of tandem MS spectra in thousands of datasets for small molecules that are most likely to have bioactivity or to bind. I will also make my methods available through our well-established SIRIUS platform, allowing users to derive information about bioactivity without the need of additional experiments. I will enable the worldwide community to hunt for drug leads or unknown toxic compounds, without the need of additional experiments or computational analyses. Finally, being able to find small molecules that bind to a protein can provide helpful information to understand protein function.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

FRIEDRICH-SCHILLER-UNIVERSITÄT JENA
Contribution nette de l'UE
€ 3 010 356,00
Adresse
FÜRSTENGRABEN 1
07743 JENA
Allemagne
Région
Thüringen Thüringen Jena, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)