論文の概要: AntibodyFlow: Normalizing Flow Model for Designing Antibody Complementarity-Determining Regions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13162v1
- Date: Wed, 19 Jun 2024 02:31:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 23:28:56.420184
- Title: AntibodyFlow: Normalizing Flow Model for Designing Antibody Complementarity-Determining Regions
- Title(参考訳): Antibody Flow: 抗体相補性決定領域の設計のための正規化フローモデル
- Authors: Bohao Xu, Yanbo Wang, Wenyu Chen, Shimin Shan,
- Abstract要約: セラピー抗体(Therapeutic antibody)は、抗原にロック・ツー・キーで結合する特殊な保護タンパク質である。
抗体と特定の抗原との結合強度/親和性は、抗体上の相補性決定領域(CDR)によって決定される。
既存の機械学習手法は、CDRのシークエンスまたは3Dグラフの生成タスクとして、シリコ開発に使用されている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.427196604657215
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Therapeutic antibodies have been extensively studied in drug discovery and development in the past decades. Antibodies are specialized protective proteins that bind to antigens in a lock-to-key manner. The binding strength/affinity between an antibody and a specific antigen is heavily determined by the complementarity-determining regions (CDRs) on the antibodies. Existing machine learning methods cast in silico development of CDRs as either sequence or 3D graph (with a single chain) generation tasks and have achieved initial success. However, with CDR loops having specific geometry shapes, learning the 3D geometric structures of CDRs remains a challenge. To address this issue, we propose AntibodyFlow, a 3D flow model to design antibody CDR loops. Specifically, AntibodyFlow first constructs the distance matrix, then predicts amino acids conditioned on the distance matrix. Also, AntibodyFlow conducts constraint learning and constrained generation to ensure valid 3D structures. Experimental results indicate that AntibodyFlow outperforms the best baseline consistently with up to 16.0% relative improvement in validity rate and 24.3% relative reduction in geometric graph level error (root mean square deviation, RMSD).
- Abstract(参考訳): 過去数十年間、薬物の発見と開発において、治療抗体は広範囲に研究されてきた。
抗体は、抗原にロック・トゥ・キーで結合する特殊な保護タンパク質である。
抗体と特定の抗原との結合強度/親和性は、抗体上の相補性決定領域(CDR)によって決定される。
既存の機械学習手法は、CDRをシークエンスまたは3Dグラフ生成タスクとして(チェーン1つで)開発し、最初の成功をおさめた。
しかし、特定の幾何学形状を持つCDRループでは、CDRの3次元幾何学構造を学ぶことは依然として困難である。
そこで本研究では,抗体CDRループを設計するための3次元フローモデルであるAntibodyFlowを提案する。
具体的には、AntibodyFlowはまず距離行列を構築し、それから距離行列に条件付けられたアミノ酸を予測する。
また、AntibodyFlowは、有効な3D構造を保証するために制約学習と制約付き生成を行う。
実験結果から、AntibodyFlowは最大16.0%の妥当性向上と24.3%の幾何グラフレベルの誤差(ルート平均平方偏差、RMSD)で最高のベースラインを一貫して上回っていることが示唆された。
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