論文の概要: UniGenX: a unified generative foundation model that couples sequence, structure and function to accelerate scientific design across proteins, molecules and materials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.06687v2
• Date: Tue, 26 Aug 2025 13:21:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.455021
• Title: UniGenX: a unified generative foundation model that couples sequence, structure and function to accelerate scientific design across proteins, molecules and materials
• Title（参考訳）: UniGenX:タンパク質、分子、材料間の科学設計を促進するために配列、構造、機能を結合した統合生成基盤モデル
• Authors: Gongbo Zhang, Yanting Li, Renqian Luo, Pipi Hu, Yang Yang, Zeru Zhao, Lingbo Li, Guoqing Liu, Zun Wang, Ran Bi, Kaiyuan Gao, Liya Guo, Yu Xie, Chang Liu, Jia Zhang, Tian Xie, Robert Pinsler, Claudio Zeni, Ziheng Lu, Hongxia Hao, Yingce Xia, Marwin Segler, Maik Riechert, Wei Yang, Hao Jiang, Wen-Bin Zhang, Zhijun Zeng, Yi Zhu, Li Dong, Xiuyuan Hu, Li Yuan, Lei Chen, Haiguang Liu, Tao Qin,
• Abstract要約: 自然系における関数の統一生成モデルUniGenXを提案する。 UniGenXはシンボルトークンと数値トークンの混合ストリームとして異種入力を表す。 ドメイン間のファンクション・アウェア・ジェネレーションに対して、最先端または競合的なパフォーマンスを達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.72989417755985
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Function in natural systems arises from one-dimensional sequences forming three-dimensional structures with specific properties. However, current generative models suffer from critical limitations: training objectives seldom target function directly, discrete sequences and continuous coordinates are optimized in isolation, and conformational ensembles are under-modeled. We present UniGenX, a unified generative foundation model that addresses these gaps by co-generating sequences and coordinates under direct functional and property objectives across proteins, molecules, and materials. UniGenX represents heterogeneous inputs as a mixed stream of symbolic and numeric tokens, where a decoder-only autoregressive transformer provides global context and a conditional diffusion head generates numeric fields steered by task-specific tokens. Besides the new high SOTAs on structure prediction tasks, the model demonstrates state-of-the-art or competitive performance for the function-aware generation across domains: in materials, it achieves "conflicted" multi-property conditional generation, yielding 436 crystal candidates meeting triple constraints, including 11 with novel compositions; in chemistry, it sets new benchmarks on five property targets and conformer ensemble generation on GEOM; and in biology, it improves success in modeling protein induced fit (RMSD < 2 {\AA}) by over 23-fold and enhances EC-conditioned enzyme design. Ablation studies and cross-domain transfer substantiate the benefits of joint discrete-continuous training, establishing UniGenX as a significant advance from prediction to controllable, function-aware generation.
• Abstract（参考訳）: 自然系の関数は、特定の性質を持つ3次元構造を形成する一次元列から生じる。 しかし、現在の生成モデルは、訓練対象が直接的標的関数ではなく、離散列と連続座標が独立に最適化され、コンフォーメーションのアンサンブルがアンダーモデルである、という致命的な制限に悩まされている。 我々は、タンパク質、分子、材料間の直接的機能的および特性的目的の下で、これらのギャップに対処する統一的な生成基盤モデルUniGenXを提案する。 UniGenXはシンボルトークンと数値トークンの混合ストリームとして異種入力を表現しており、デコーダのみの自己回帰変換器はグローバルなコンテキストを提供し、条件拡散ヘッドはタスク固有のトークンによって操縦される数値フィールドを生成する。 構造予測タスクに関する新しい高いSOTAに加えて、このモデルは、ドメイン間での関数認識生成の最先端または競合的なパフォーマンスを示す。材料では、"複雑"な多目的条件生成を達成し、436の結晶候補が3つの制約を満たす3つの制約を達成し、化学では、5つのプロパティターゲットとGEOM上のコンフォメーションアンサンブル生成に関する新しいベンチマークを設定し、生物学では、23倍以上のEC-条件付き酵素設計によりタンパク質誘導適合(RMSD < 2 {\AA})のモデリングを成功させ、EC-条件付き酵素設計を強化する。 アブレーション研究とクロスドメイン移行は、統合離散連続トレーニングの利点を裏付け、UniGenXを予測から制御可能な機能認識生成への重要な進歩として確立する。

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