Mutatex：タンパク質構造と構造アンサンブルのシリコ飽和度変異誘発のための自動化されたパイプライン

アミノ酸置換をもたらす変異は、タンパク質の安定性と生体分子への結合に影響します。タンパク質変異の効果の分子理解は、バイオテクノロジーおよび医学的関連の両方です。突然変異時の自由エネルギー変化を迅速に推定する経験的自由エネルギー関数（ΔΔG）は、タンパク質とタンパク質複合体の系統的スクリーニングのために活用される可能性があります。シリコ飽和度変異誘発は、新しい実験の設計を導くか、既知の突然変異の結果を合理化することができます。多くの場合、Foldxなどのソフトウェアは高速で信頼性が高いが、ハイスループットの方法でそれらを適用するために必要な自動化機能がない。FoldXエネルギー関数を使用して、タンパク質内の各残基またはタンパク質複合体の他のすべての可能な残基タイプに関連するΔΔGの予測を自動化するソフトウェアであるMutatexを導入します。Mutatexはまた、タンパク質アンサンブル、翻訳後の修飾、および多量体アセンブリでΔΔG計算をサポートしています。Mutatexの中心には、入力の準備、並列化、出力を処理する自動化されたパイプラインエンジンがあります。さまざまなケーススタディに適用されるMutatexプロトコルを説明します。当社のツールが提供するハイスループットスキャンの結果は、疾患関連の変異の分析など、実験的な深い変異スキャンを補完したり、産業用途向けのバリアントの設計を支援したりするのに役立ちます。Mutatexは、オープンソースライブラリに依存するPythonツールのコレクションです。https://github.com/elelab/mutatexからGNU General Public Licenseの下で無料で入手できます。

Mutations, which result in amino acid substitutions, influence the stability of proteins and their binding to biomolecules. A molecular understanding of the effects of protein mutations is both of biotechnological and medical relevance. Empirical free energy functions that quickly estimate the free energy change upon mutation (ΔΔG) can be exploited for systematic screenings of proteins and protein complexes. In silico saturation mutagenesis can guide the design of new experiments or rationalize the consequences of known mutations. Often software such as FoldX, while fast and reliable, lack the necessary automation features to apply them in a high-throughput manner. We introduce MutateX, a software to automate the prediction of ΔΔGs associated with the systematic mutation of each residue within a protein, or protein complex to all other possible residue types, using the FoldX energy function. MutateX also supports ΔΔG calculations over protein ensembles, upon post-translational modifications and in multimeric assemblies. At the heart of MutateX lies an automated pipeline engine that handles input preparation, parallelization and outputs publication-ready figures. We illustrate the MutateX protocol applied to different case studies. The results of the high-throughput scan provided by our tools can help in different applications, such as the analysis of disease-associated mutations, to complement experimental deep mutational scans, or assist the design of variants for industrial applications. MutateX is a collection of Python tools that relies on open-source libraries. It is available free of charge under the GNU General Public License from https://github.com/ELELAB/mutatex.