论文

SymFold:协同演化与结构先验,实现准确的蛋白质逆折叠

SymFold: Synergizing Evolutionary and Structural Priors for Accurate Protein Inverse Folding

模型架构混合架构

摘要

蛋白质反向折叠旨在恢复给定 3D 蛋白质结构的氨基酸序列,为酶工程和药物发现等广泛应用提供基础。当前的方法通常遵循串行管道,其中结构编码器预测粗序列,然后通过蛋白质语言模型 (PLM) 进行细化。然而,由于 PLM 只执行事后序列编辑,因此细化受到上游预测质量的限制。得益于最近的多模态蛋白质语言模型 (MPLM),我们可以直接编码结构以生成具有预训练结构知识的序列,但我们观察到它们对于反向折叠并不有效。因此,我们引入了一种对称双路径架构,既利用 PLM 进行预训练的序列进化知识,又利用 MPLM 进行预训练的结构知识,以迭代指导蛋白质序列生成。通过标准蛋白质反向折叠基准的广泛实验,我们的方法实现了最先进的性能,超越了先前的方法,消融研究验证了我们对称设计的基本原理,为社区揭示了一个有希望的方向。

SymFold:协同演化与结构先验,实现准确的蛋白质逆折叠:论文配图
图1:各种反折叠框架的比较:(a) 基线模型是从零开始培训的,没有利用任何预先培训的知识直接预测蛋白质结构中的氨基酸序列。(b) 以PLM为基础的方法完善结构编码器的产出序列,并具备预先培训的顺序知识。(c) 我们提议的SymFold对称法利用预先掌握的序列和结构知识来完善粗糙的顺序。