This paper demonstrates that language models are strong structure-based protein designers. We present LM-Design, a generic approach to reprogramming sequence-based protein language models (pLMs), that have learned massive sequential evolutionary knowledge from the universe of natural protein sequences, to acquire an immediate capability to design preferable protein sequences for given folds. We conduct a structural surgery on pLMs, where a lightweight structural adapter is implanted into pLMs and endows it with structural awareness. During inference, iterative refinement is performed to effectively optimize the generated protein sequences. Experiments show that LM-Design improves the state-of-the-art results by a large margin, leading to up to 4% to 12% accuracy gains in sequence recovery (e.g., 55.65%/56.63% on CATH 4.2/4.3 single-chain benchmarks, and >60% when designing protein complexes). We provide extensive and in-depth analyses, which verify that LM-Design can (1) indeed leverage both structural and sequential knowledge to accurately handle structurally non-deterministic regions, (2) benefit from scaling data and model size, and (3) generalize to other proteins (e.g., antibodies and de novo proteins)


翻译:本文展示语言模型是强大的基于结构的蛋白质设计师。 我们提出LM- Dedesign,这是对基于序列的蛋白语言模型进行重新编程的通用方法,它从自然蛋白序列的宇宙中学会了大量的连续进化知识,可以立即获得设计更佳的蛋白序列以给给定折叠体的能力。我们在pLMms上进行结构外科手术,将一个轻量结构适配器植入pLMms,使其具有结构意识。在推断期间,进行迭代精炼,以有效优化生成的蛋白序列序列序列序列。实验显示,LM-Dedesign通过大边缘改善最新科技成果,从而在序列恢复方面实现高达4%至12%的精度收益(例如,CATH 4.2/4.3单链基准为55.65%/56.63%,在设计蛋白质综合体时为>60%)。 我们提供广泛和深入的分析,核实LM-Dedes设计能够(1) 确实利用结构和顺序知识来准确处理结构上的非定型区域,(2) 从扩大数据和模型到其他蛋白质体大小(以及一般体)的好处。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
494+阅读 · 2023年3月31日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员