論文の概要: Artificial Intelligence Advances for De Novo Molecular Structure Modeling in Cryo-EM

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.06125v1
• Date: Thu, 11 Feb 2021 17:06:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-02-12 14:07:14.837724
• Title: Artificial Intelligence Advances for De Novo Molecular Structure Modeling in Cryo-EM
• Title（参考訳）: Cryo-EMにおけるデノボ分子構造モデリングの人工知能の進歩
• Authors: Dong Si, Andrew Nakamura, Runbang Tang, Haowen Guan, Jie Hou, Ammaar Firozi, Renzhi Cao, Kyle Hippe, Minglei Zhao
• Abstract要約: 低温電子顕微鏡(cryo-EM)は、大きなタンパク質複合体と分子集合体の構造を決定するための主要な実験技術となっている。 機械学習(ML)とディープラーニング(DL)は、マクロ分子構造モデリングにおいて最も優れた手法である。 このレビューは、デノボ分子構造モデリングのための人工知能に関する最新の研究の入門ガイドを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6301630538569722
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has become a major experimental technology to determine the structures of large protein complexes and molecular assemblies, as evidenced by the 2017 Nobel Prize. Although cryo-EM has been drastically improved to generate high-resolution three-dimensional (3D) maps that contain detailed structural information about macromolecules, the computational methods for using the data to automatically build structure models are lagging far behind. Traditional cryo-EM model building approach is template-based homology modeling. Manual de novo modeling is very time-consuming when no template model could be found in the database. In recent years, de novo cryo-EM modeling using machine learning (ML) and deep learning (DL) has ranked among the top-performing methods in macromolecular structure modeling. Deep-learning-based de novo cryo-EM modeling is an important application of artificial intelligence, with impressive results and great potential for the next generation of molecular biomedicine. Accordingly, we systematically review the representative ML/DL-based de novo cryo-EM modeling methods. And their significances are discussed from both practical and methodological viewpoints. We also briefly describe the background of cryo-EM data processing workflow. Overall, this review provides an introductory guide to modern research on artificial intelligence (AI) for de novo molecular structure modeling and future directions in this emerging field.
• Abstract（参考訳）: 核電子顕微鏡(cryo-EM)は、2017年のノーベル賞によって証明された、大きなタンパク質複合体と分子集合体の構造を決定する主要な実験技術となった。 マクロ分子に関する詳細な構造情報を含む高分解能3次元マップを生成するために、Cryo-EMは大幅に改善されているが、構造モデルを自動的に構築するためにデータを使用する計算方法は、はるかに遅れている。 従来のCryo-EMモデル構築アプローチはテンプレートベースのホモロジーモデリングである。 手動のde novoモデリングは、データベースにテンプレートモデルが見つからない場合、非常に時間がかかる。 近年,機械学習 (ML) と深層学習 (DL) を用いた de novo cryo-EM モデリングは,分子構造モデリングにおいて最も優れた手法である。 ディープラーニングベースのDe novo cryo-EMモデリングは、次世代の分子バイオ医薬品のための印象的な結果と大きな可能性を持つ人工知能の重要なアプリケーションです。 そこで、代表的なML/DLベースのデノボクライオEMモデリング手法を体系的に検討する。 そして,その意義を実践的,方法論的両面から論じる。 また、cryo-emデータ処理ワークフローの背景についても簡単に説明する。 本総説では、デノボ分子構造モデリングのための人工知能(AI)の現代研究の入門ガイドと、この新興分野における今後の方向性について述べる。

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