Antibody design is valuable for therapeutic usage and biological research. Existing deep-learning-based methods encounter several key issues: 1) incomplete context for Complementarity-Determining Regions (CDRs) generation; 2) incapable of capturing the entire 3D geometry of the input structure; 3) inefficient prediction of the CDR sequences in an autoregressive manner. In this paper, we propose Multi-channel Equivariant Attention Network (MEAN), an end-to-end model that is able to co-design 1D sequences and 3D structures of CDRs. To be specific, MEAN formulates antibody design as a conditional graph translation problem by importing extra components including the target antigen and the light chain of the antibody. Then, MEAN resorts to E(3)-equivariant message passing along with a proposed attention mechanism to better capture the geometrical correlation between different components. Finally, it outputs both the 1D sequences and 3D structure via a multi-round progressive full-shot scheme, which enjoys more efficiency against previous autoregressive approaches. Our method significantly surpasses state-of-the-art models in sequence and structure modeling, antigen-binding antibody design, and binding affinity optimization. Specifically, the relative improvement to baselines is about 22% in antigen-binding CDR design and 34% for affinity optimization.


翻译:现有基于深层学习的方法遇到了几个关键问题:(1) 补充性-确定区域(CDRs)生成的环境不完全;(2) 无法捕捉输入结构的整个三维几何学;(3) 以自动递减的方式低效预测CDR序列。在本文件中,我们提议多通道等离子关注网络(MEAN),这是一个能够共同设计 CDRs 1D 序列和 3D 结构的端到端模式。具体而言,意味着通过进口额外的部件,包括目标抗原和抗体光链,将抗体设计作为有条件的图形翻译问题。然后,意味着采用E(3) 等离子信息,同时采用拟议的关注机制,以更好地捕捉不同组成部分之间的几何相关性。最后,我们提出1D 序列和 3D 结构,通过多端渐进式全速方案,比以往的自动回归方法效率更高。我们的方法大大超过目标抗体模型,包括抗原型抗原抗原型反位和抗体的抗原型模型,在排序和结构中采用约束性硬性C-22的硬度模型。

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