スタンフォード大学の研究者たちは、「Protpardelle」という画期的な全原子拡散モデルを導入しましたこれは、タンパク質の構造と配列を共同設計するためのものです

Stanford University researchers introduced a groundbreaking all-atom diffusion model called Protpardelle for co-designing protein structure and sequence.

タンパク質設計の驚くべき進展として、研究チームが連続的なと離散的なタンパク質構造の複雑な相互作用に対処するオールアトム拡散モデル「Protpardelle」を発表しました。このモデルは、品質、多様性、革新性に優れたタンパク質を生成する画期的な成果を達成し、従来の分野の枠組みを超えています。

タンパク質は生物学的な機能の要となり、正確な化学的相互作用を通じてさまざまな重要なプロセスを組織化します。課題は、効果的なタンパク質設計を可能にするため、主に側鎖によって支配されるこれらの相互作用を正確にモデリングすることにあります。Protpardelleは、さまざまな潜在的な側鎖状態を包括し、それらを後退拡散の開始に崩壊させるユニークな「重ね合わせ」技術を利用しています。

Protpardelleは、配列設計手法とシナジーを発揮し、オールアトムタンパク質構造と配列の共同設計を先駆的に行っています。その結果、設計されたタンパク質は、自己整合性を評価する広く受け入れられている指標によって評価される優れた品質を示します。この指標は、設計された配列の構造的な形状を予測し、予測された構造とサンプルされた構造との一致を測定します。Protpardelleは、既存の手法と比較して、300残基までのタンパク質に対して90％以上の成功率を一貫して達成し、設計可能性の飛躍的な向上を示しています。さらに、これを効率的に行うための計算コストを大幅に削減しています。

• スタンフォード大学の研究者たちは、スペルバーストという大規模言語モデル（LLM）を搭載したクリエイティブコーディング環境を紹介しました
• 「MITの研究者が、デバイス内の意味的セグメンテーションのための新しい軽量マルチスケールアテンションを紹介」
• 「Google DeepMind Researchがニューラルネットワークにおける理解現象の謎を探求：記憶と一般化の相互作用を明らかにする」

多様性は生成モデルの重要な特徴であり、モードの崩壊を防ぎ、実行可能な解のスペクトルを広げる役割を果たします。Protpardelleはこの点で優れており、サンプルをクラスタリングして構造の多様性の豊かな風景を明らかにします。α型およびβ型の幅広い構造のタンパク質を生成する能力は、その多用途性を示しています。

重要なことに、Protpardelleはトレーニングデータセットの制約に縛られていません。トレーニングセット内のタンパク質とは異なる新しいタンパク質を生成する能力は、未踏の領域に踏み込む可能性を示しています。

オールアトムモデルのProtpardelleは、特に150残基までのタンパク質の無条件の生成において、その能力を発揮します。ここでは、構造の類似性指標によって評価された成功率が約60％に達します。サンプルの視覚的な検査は、2次構造要素で飾られた多様なタンパク質の折り畳みの多様な配列を示しています。

Protpardelleは、生成されたサンプルの化学的な整合性を維持し、天然のタンパク質で観察される結合長と角度の分布に一致します。モデルは、サイ角の天然分布の主なモードを巧みに捉え、側鎖の振る舞いを包括的に描き出します。

Protpardelleの非凡な能力を支えるチームのネットワークアーキテクチャは、戦略的に設計されたレイヤーとアテンションヘッドを備えたU-ViT構造を組み込んでいます。ノイズコンディショニングは、訓練プロセスに重要な情報を注入する役割を果たします。モデルは、その基盤の堅牢性を証明するCATH S40データセットで綿密にトレーニングされています。

Protpardelleのユニークなノイズ除去ステップは、そのサンプリングプロセスの重要な要素であり、最適な結果を得るためのパラメータを微調整します。

Protpardelleの登場は、バイオテクノロジーと製薬の未曽有の可能性への扉を開く、タンパク質設計におけるパラダイムシフトを示しています。構造と配列を組み合わせることによってタンパク質エンジニアリングを革新する潜在能力は、この分野における新たな時代の到来を予示しています。研究者がその無限の可能性を探求し続ける中で、Protpardelleはタンパク質設計とエンジニアリングの景観を変える準備が整っています。

We will continue to update VoAGI; if you have any questions or suggestions, please contact us!