Nature Methods | 中国科大在蛋白质从头设计方法研究中取得重要进展

主要观点总结

中国科学技术大学生命科学与医学部的刘海燕和陈泉教授团队开发了一种不依赖于预训练结构预测网络的蛋白质主链去噪扩散概率模型SCUBA-D，可自动设计主链结构。该模型在各类蛋白质设计任务中表现出高成功率和设计精度，并进行了广泛的实验验证。

关键观点总结

关键观点1: SCUBA-D模型的特点和优势

SCUBA-D是一种基于深度学习的主链设计算法的迭代升级模型。它可自动从头设计主链结构，或根据功能位点生成主链结构。该模型不依赖于预训练结构预测网络，避免了过度偏好已知天然结构的问题。

关键观点2: SCUBA-D模型的应用和实验验证

团队对SCUBA-D在多类蛋白质设计任务中进行了实验验证。包括单体结构从头设计任务、小分子结合蛋白设计任务等。实验结果证明了SCUBA-D的高设计成功率和精度。

关键观点3: SCUBA-D模型的原理和架构

SCUBA-D模型通过引入对抗损失来避免生成物理上不可行的结构。其架构包含对抗损失函数，能够在扩散模型训练中实现高成功率的主链结构设计。

关键观点4: 合作作者和资助情况

该论文的通讯作者是刘海燕和陈泉教授，共同第一作者为博士生刘宇枫和王晟。此外，论文合作者包括来自科大讯飞和元构生物等企业的研究人员。该研究工作得到了多项基金的资助支持。

文章预览

中国科学技术大学生命科学与医学部 刘海燕 教授、 陈泉 教授团队 开发了一种不依赖于预训练结构预测网络的蛋白质主链去噪扩散概率模型SCUBA-D，可自动从头设计主链结构，或指定功能位点生成主链结构。 大量的实验结果验证了SCUBA-D的设计成功率和设计精度。相关成果以“ De novo protein design with a denoising diffusion network independent of pretrained structure prediction models ”为题于2024年10月9日在线发表于 Nature Methods 。 刘海燕教授、陈泉教授团队长期致力于发展 数据驱动的蛋白质设计方法 。在前期工作中，建立并实验验证了利用神经网络能量函数从头设计主链结构的SCUBA模型（Nature 2022），本文报道的SCUBA-D（SCUBA-diffusion）模型，是基于深度学习的主链设计算法的迭代升级。SCUBA-D能够基于不同输入执行多类蛋白质结构设计任务（图1a）。在模型设计上， 通过在 ………………………………