論文の概要: Predicting protein structures at any folding stage from sequence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.04287v1
- Date: Tue, 03 Nov 2026 04:15:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-06 03:25:57.749717
- Title: Predicting protein structures at any folding stage from sequence
- Title(参考訳): 任意の折りたたみ段階における配列からのタンパク質構造予測
- Abstract要約: FoldScapeは特定の折り畳み分$Q$でC$$コンフォーメーションアンサンブルを生成する。
マルチスケールの粗粒の折りたたみ軌道と全原子の機械的展開軌道で訓練されている。
FoldScapeは、シード価のAlphaFold 3アンサンブルよりも、折りたたみ座標の約1等級をカバーしている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.595472150848643
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Protein structure predictors reliably identify native conformations, but do not describe the continuum connecting unfolded ensembles to folded states. Here we present FoldScape, a sequence-conditioned deep learning framework that generates C$α$ conformational ensembles at a specified folding fraction $Q$. FoldScape reconstructs three-dimensional chains through hierarchical, sliding-window regressions of one-dimensional inter-residue distances, followed by chain assembly and sampling with a rectified-flow decoder. It is trained on multi-scale coarse-grained folding trajectories and all-atom mechanical-unfolding trajectories. Across 20 human proteins (36-857 residues), at matched sample size, FoldScape covers about an order of magnitude more of the folding coordinate than seed-varied AlphaFold 3 ensembles, robustly across proteins, order parameters and binning choices. AlphaFold 3 better anchors the immediate native vicinity, which FoldScape does not reach, making the approaches complementary. FoldScape reconstruction accuracy remains approximately constant along $Q$, from collapsed coil to near-native globule, rather than deteriorating away from the native state. A stride-one crop-and-superpose scheme extends inference to chains several times longer than a single chain-level forward pass. We also show that training trajectories resolve mechanical unfolding at residue resolution, that elongation-conditioned ensembles exhibit reproducible continuous observables across pulling velocities, and that partially unfolded chains form geometrically coherent segments. FoldScape thus combines broad coverage of folding stages with stable reconstruction accuracy, without per-protein simulation.
- Abstract(参考訳): タンパク質構造予測器は、ネイティブコンフォメーションを確実に識別するが、折り畳まれたアンサンブルと折り畳まれた状態とを接続する連続体は記述しない。
ここでは、C$α$コンフォーメーションアンサンブルを特定の折り畳み分$Q$で生成するシーケンス条件のディープラーニングフレームワークであるFoldScapeを紹介する。
FoldScapeは1次元の残差距離の階層的・スライディング・ウインドウ回帰を用いて3次元鎖を再構成し、その後鎖組立と整流デコーダによるサンプリングを行う。
マルチスケールの粗粒の折りたたみ軌道と全原子の機械的展開軌道で訓練されている。
20個のヒトタンパク質(36-857残基)が一致したサンプルサイズで、FoldScapeは、シードベディングされたAlphaFold 3アンサンブルよりも、折りたたみ座標の約1桁多くをカバーしている。
AlphaFold 3 では、FoldScape が到達しない直近のネイティブエリアをアンカーし、アプローチを補完する。
FoldScapeの復元精度は、崩壊したコイルからネイティブ状態から離れるのではなく、ほぼ一定である。
ストライド・ワン・クロップ・アンド・サプライズ・スキームは、単一のチェーンレベルのフォワードパスの何倍も長いチェーンへの推論を拡張している。
また, 学習軌道は残留分解能で機械的展開を解消し, 伸長条件のアンサンブルは牽引速度で再現可能な連続観測値を示し, 部分的展開鎖が幾何学的に整合なセグメントを形成することを示す。
したがって、FoldScapeはタンパク質ごとのシミュレーションなしで、折り畳みステージの広い範囲と安定した再構築精度を組み合わせている。
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