The latest biological findings discover that the motionless 'lock-and-key' theory is no longer applicable and the flexibility of both the receptor and ligand plays a significant role in helping understand the principles of the binding affinity prediction. Based on this mechanism, molecular dynamics (MD) simulations have been invented as a useful tool to investigate the dynamical properties of this molecular system. However, the computational expenditure prohibits the growth of reported protein trajectories. To address this insufficiency, we present a novel spatial-temporal pre-training protocol, PretrainMD, to grant the protein encoder the capacity to capture the time-dependent geometric mobility along MD trajectories. Specifically, we introduce two sorts of self-supervised learning tasks: an atom-level denoising generative task and a protein-level snapshot ordering task. We validate the effectiveness of PretrainMD through the PDBbind dataset for both linear-probing and fine-tuning. Extensive experiments show that our PretrainMD exceeds most state-of-the-art methods and achieves comparable performance. More importantly, through visualization we discover that the learned representations by pre-training on MD trajectories without any label from the downstream task follow similar patterns of the magnitude of binding affinities. This strongly aligns with the fact that the motion of the interactions of protein and ligand maintains the key information of their binding. Our work provides a promising perspective of self-supervised pre-training for protein representations with very fine temporal resolutions and hopes to shed light on the further usage of MD simulations for the biomedical deep learning community.


翻译:最新的生物发现, 无运动的“ 锁锁和钥匙” 理论不再适用, 受体和离心机的灵活性在帮助理解约束性亲近性预测原则方面起着重要作用。 基于此机制, 分子动态模拟被发明为调查该分子系统的动态特性的有用工具。 然而, 计算支出阻止了报告蛋白轨迹的增长。 为解决这一不足问题, 我们提出了一个全新的空间时空培训前协议( PretrainMD), 以便让蛋白质内部编码能力在MD轨迹中捕捉基于时间的基于时间的精度测地球运动。 具体地说, 我们引入了两种自我监督的学习任务: 原子级消化基因化任务和蛋白质级剪辑任务。 我们通过 PDBbind 数据集验证了PretrainMD 的效益, 用于线性勘测和微调。 广泛的实验显示, 我们的蛋白质深度预感官的深度自我解读能力在MDRation- prelain- preal- develop- lag- lain- laft- lag- laphal- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- laft- ex- ex- ex- ex- ex- ex- ex- extraction- laction- laction- ladingaltraction- ladingaltraction- laction- straction- lading- laut- lax- lading- laction- lavelopmental- labal- labal- labal- labal- labal- labal- laction- laction- laction- laction- lab- laction- ladal- lab- lab- lab- laut- laut- laut- laut- lad- laut- labal- lader- lax- ex- ex- laction-

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