使用变分自编码器设计真核生物中多样化的功能性线粒体靶向序列

线粒体在能量生产和代谢中发挥着关键作用，这使得它们成为代谢工程和疾病治疗的有前景目标。然而，尽管已知载体蛋白对定位效率的影响，但目前只有少数蛋白质定位标签被用于线粒体靶向研究。为了解决这一限制，我们利用变分自编码器（Variational Autoencoder）设计了新的线粒体靶向序列。计算机模拟分析显示，生成的肽中有很高比例（90.14%）具有功能，并具备重要的线粒体靶向特征。我们在四种真核生物中表征了这些人工合成的肽，并作为概念验证，展示了它们通过路径区室化增加3-羟基丙酸产量以及分别提高5-氨基乙酰丙酸合成酶递送效率1.62倍和4.76倍的实用性。此外，我们还通过潜在空间插值方法揭示了双靶向序列的进化起源。总体而言，我们的研究展示了生成式人工智能在基础研究和线粒体生物学实际应用中的潜力。