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 > q-bio > arXiv:2510.16510

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 生物大分子

arXiv:2510.16510 (q-bio)
[提交于 2025年10月18日 ]

标题: CryoDyna:具有物理感知神经网络的冷冻电镜大分子动力学多尺度端到端建模

标题: CryoDyna: Multiscale end-to-end modeling of cryo-EM macromolecule dynamics with physics-aware neural network

Authors:Chengwei Zhang, Shimian Li, Yihao Niu, Zhen Zhu, Sihao Yuan, Sirui Liu, Yi Qin Gao
摘要: 单颗粒冷冻电镜已经改变了结构生物学,但在原子分辨率下解析构象异质性仍然面临挑战。 现有的冷冻电镜构象异质性分析方法要么缺乏原子细节,要么由于图像噪声和单视角信息有限而容易过拟合。 为了获得原子细节的多种构象并充分利用不同取向的粒子图像,我们提出了CryoDyna,这是一种深度学习框架,通过整合跨视角注意力和多尺度形变建模,直接从二维投影中推断大分子动态。 结合粗粒度MARTINI表示和原子回溯,CryoDyna实现了蛋白质构象景观的近原子级解释。 在多个模拟和实验数据集上验证后,CryoDyna展示了改进的建模精度,并能够稳健地恢复隐藏在冷冻电镜粒子堆中的多尺度复杂结构变化。 例如,我们生成了蛋白质-RNA协调运动,解析了RAG信号末端复合物未见区域的动力学,以一次拍摄的方式映射了移动核糖体状态,并揭示了膜锚定蛋白多聚体的逐步闭合过程。 这项工作弥合了冷冻电镜构象异质性分析与原子尺度结构动力学之间的差距,为探索复杂的生物机制提供了一个有前景的工具。
摘要: Single-particle cryo-EM has transformed structural biology but still faces challenges in resolving conformational heterogeneity at atomic resolution. Existing cryo-EM heterogeneity analysis methods either lack atomic details or tend to subject to overfitting due to image noise and limited information in single views. To obtain atomic detailed multiple conformations and make full use of particle images of different orientations, we present here CryoDyna, a deep learning framework to infer macromolecular dynamics directly from 2D projections by integrating cross-view attention and multi-scale deformation modeling. Combining coarse-grained MARTINI representation with atomic backmapping, CryoDyna achieves near-atomic interpretation of protein conformational landscapes. Validated on multiple simulated and experimental datasets, CryoDyna demonstrates improved modeling accuracy and robustly recovers multi-scale complex structure changes hidden in the cryo-EM particle stacks. As examples, we generated protein-RNA coordinated motions, resolved dynamics in the unseen region of RAG signal end complex, mapped translocating ribosome states in a one-shot manner, and revealed step-wise closure of a membrane-anchored protein multimer. This work bridges the gap between cryo-EM heterogeneity analysis and atomic-scale structural dynamics, offering a promising tool for exploration of complex biological mechanisms.
主题: 生物大分子 (q-bio.BM)
引用方式: arXiv:2510.16510 [q-bio.BM]
  (或者 arXiv:2510.16510v1 [q-bio.BM] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.16510
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Chengwei Zhang [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 10 月 18 日 13:53:12 UTC (27,347 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
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 | 2025-10
切换浏览方式为:
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