Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.13950

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 机器学习

arXiv:2507.13950 (cs)
[提交于 2025年7月18日 ]

标题: MoDyGAN:将分子动力学与生成对抗网络结合以研究蛋白质构象空间

标题: MoDyGAN: Combining Molecular Dynamics With GANs to Investigate Protein Conformational Space

Authors:Jingbo Liang, Bruna Jacobson
摘要: 广泛探索蛋白质构象景观在计算生物学中仍然是一个重大挑战,因为动态基于物理的模拟涉及高昂的计算成本。 在本工作中,我们提出了一种新的流程 MoDyGAN,该流程利用分子动力学(MD)模拟和生成对抗网络(GANs)来探索蛋白质构象空间。 MoDyGAN 包含一个生成器,该生成器将高斯分布映射到 MD 得到的蛋白质轨迹,并包含一个精炼模块,该模块结合集成学习与双判别器以进一步提高生成构象的合理性。 我们方法的核心是一种创新的表示技术,该技术可将 3D 蛋白质结构可逆地转换为 2D 矩阵,从而可以使用先进的基于图像的 GAN 架构。 我们使用三种刚性蛋白质来证明 MoDyGAN 可以生成合理的新的构象。 我们还以十肽丙氨酸为例,展示潜在空间中的插值与从导向分子动力学(SMD)模拟中获得的轨迹高度一致。 我们的结果表明,将蛋白质表示为类似图像的数据为将先进的深度学习技术应用于生物分子模拟开辟了新可能性,从而实现了构象状态的有效采样。 此外,所提出的框架在扩展到其他复杂的 3D 结构方面具有很强的潜力。
摘要: Extensively exploring protein conformational landscapes remains a major challenge in computational biology due to the high computational cost involved in dynamic physics-based simulations. In this work, we propose a novel pipeline, MoDyGAN, that leverages molecular dynamics (MD) simulations and generative adversarial networks (GANs) to explore protein conformational spaces. MoDyGAN contains a generator that maps Gaussian distributions into MD-derived protein trajectories, and a refinement module that combines ensemble learning with a dual-discriminator to further improve the plausibility of generated conformations. Central to our approach is an innovative representation technique that reversibly transforms 3D protein structures into 2D matrices, enabling the use of advanced image-based GAN architectures. We use three rigid proteins to demonstrate that MoDyGAN can generate plausible new conformations. We also use deca-alanine as a case study to show that interpolations within the latent space closely align with trajectories obtained from steered molecular dynamics (SMD) simulations. Our results suggest that representing proteins as image-like data unlocks new possibilities for applying advanced deep learning techniques to biomolecular simulation, leading to an efficient sampling of conformational states. Additionally, the proposed framework holds strong potential for extension to other complex 3D structures.
主题: 机器学习 (cs.LG) ; 生物物理 (physics.bio-ph); 生物大分子 (q-bio.BM)
引用方式: arXiv:2507.13950 [cs.LG]
  (或者 arXiv:2507.13950v1 [cs.LG] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.13950
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jingbo Liang [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 7 月 18 日 14:18:28 UTC (10,137 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.BM
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.LG
physics
physics.bio-ph
q-bio

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号