Structure-Based drug design (SBDD) has emerged as a popular approach in drug discovery, leveraging three-dimensional protein structures to generate drug ligands. However, existing generative models encounter several key challenges: (1) incorporating boundary condition constraints, (2) integrating hierarchical structural conditions, and (3) ensuring spatial modeling fidelity. To address these limitations, we propose SculptDrug, a spatial condition-aware generative model based on Bayesian flow networks (BFNs). First, SculptDrug follows a BFN-based framework and employs a progressive denoising strategy to ensure spatial modeling fidelity, iteratively refining atom positions while enhancing local interactions for precise spatial alignment. Second, we introduce a Boundary Awareness Block that incorporates protein surface constraints into the generative process to ensure that generated ligands are geometrically compatible with the target protein. Third, we design a Hierarchical Encoder that captures global structural context while preserving fine-grained molecular interactions, ensuring overall consistency and accurate ligand-protein conformations. We evaluate SculptDrug on the CrossDocked dataset, and experimental results demonstrate that SculptDrug outperforms state-of-the-art baselines, highlighting the effectiveness of spatial condition-aware modeling.


翻译:基于结构的药物设计已成为药物发现中的主流方法,其利用蛋白质三维结构生成药物配体。然而,现有生成模型面临若干关键挑战:(1)边界条件约束的融入,(2)层次化结构条件的整合,(3)空间建模保真度的保证。为突破这些局限,我们提出SculptDrug——一种基于贝叶斯流网络的空间条件感知生成模型。首先,SculptDrug遵循贝叶斯流网络框架,采用渐进式去噪策略确保空间建模保真度,通过迭代优化原子位置并增强局部相互作用,实现精确的空间配准。其次,我们引入边界感知模块,将蛋白质表面约束整合至生成过程,确保生成的配体与靶标蛋白在几何结构上相容。第三,我们设计了层次化编码器,在捕捉全局结构上下文的同时保持细粒度分子相互作用,从而保障整体一致性及精确的配体-蛋白质构象。我们在CrossDocked数据集上评估SculptDrug,实验结果表明其性能优于现有先进基线模型,凸显了空间条件感知建模的有效性。

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