Algoritmo genético assistido por surrogate para avaliar e descobrir peptídeos contra o SARS-CoV-2

Abstract

O design de peptídeos capazes de inibir a infecção viral tem sido considerado uma das estratégias potenciais para reduzir a transmissão do SARS-CoV-2. No entanto, a questão crítica para o design de peptídeos é o grande espaço de busca, o que torna inviável avaliar todas as possibilidades. Além disso, a maioria das análises relacionadas adota docking molecular in silico para selecionar potenciais peptídeos, que é uma técnica demorada e altamente dependente da estrutura molecular dos peptídeos já conhecidos e da proteína alvo. Com o objetivo de auxiliar na avaliação, descoberta e seleção de peptídeos para cálculo de docking, desenvolvemos o SAGAPEP, um framework de Algoritmo Genético Assistido por Surrogate capaz de encontrar peptídeos com potencial para bloquear a proteína Spike do SARS-CoV-2. O modelo surrogate é usado para avaliação rápida e de alta fidelidade da energia de interação entre um peptídeo e a proteína Spike, enquanto o algoritmo genético busca descobrir e selecionar peptídeos de alto potencial inspirados em princípios de genética e seleção natural. Os experimentos foram conduzidos usando um conjunto de dados composto por vários peptídeos potenciais obtidos por meio de docking molecular por especialistas em bioinformática. Como principais resultados, o SAGAPEP obteve baixas previsões de erro de seu componente surrogate treinado sobre esse conjunto de dados e foi capaz de descobrir e selecionar peptídeos com melhor energia de ligação do que todos listados no conjunto de dados. Além disso, os resultados notáveis do SAGAPEP sugerem que ele também pode ter o potencial de fornecer resultados promissores para outros problemas de design de peptídeos.