Procuring expressive molecular representations underpins AI-driven molecule design and scientific discovery. The research mainly focuses on atom-level homogeneous molecular graphs, ignoring the rich information in subgraphs or motifs. However, it has been widely accepted that substructures play a dominant role in identifying and determining molecular properties. To address such issues, we formulate heterogeneous molecular graphs (HMGs), and introduce a novel architecture to exploit both molecular motifs and 3D geometry. Precisely, we extract functional groups as motifs for small molecules and employ reinforcement learning to adaptively select quaternary amino acids as motif candidates for proteins. Then HMGs are constructed with both atom-level and motif-level nodes. To better accommodate those HMGs, we introduce a variant of Transformer named Molformer, which adopts a heterogeneous self-attention layer to distinguish the interactions between multi-level nodes. Besides, it is also coupled with a multi-scale mechanism to capture fine-grained local patterns with increasing contextual scales. An attentive farthest point sampling algorithm is also proposed to obtain the molecular representations. We validate Molformer across a broad range of domains, including quantum chemistry, physiology, and biophysics. Extensive experiments show that Molformer outperforms or achieves the comparable performance of several state-of-the-art baselines. Our work provides a promising way to utilize informative motifs from the perspective of multi-level graph construction.
翻译:为了解决这些问题,我们制作了异质分子图(HMGs),并引入了一种新型结构,以利用分子模型和3D几何方法之间的相互作用。此外,我们还利用一个多级机制,以收集精细的本地模式,并增加其背景尺度。 一个深层次的、具有可比性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、具有代表性的、