Molecular representation learning plays a crucial role in AI-assisted drug discovery research. Encoding 3D molecular structures through Euclidean neural networks has become the prevailing method in the geometric deep learning community. However, the equivariance constraints and message passing in Euclidean space may limit the network expressive power. In this work, we propose a Harmonic Molecular Representation learning (HMR) framework, which represents a molecule using the Laplace-Beltrami eigenfunctions of its molecular surface. HMR offers a multi-resolution representation of molecular geometric and chemical features on 2D Riemannian manifold. We also introduce a harmonic message passing method to realize efficient spectral message passing over the surface manifold for better molecular encoding. Our proposed method shows comparable predictive power to current models in small molecule property prediction, and outperforms the state-of-the-art deep learning models for ligand-binding protein pocket classification and the rigid protein docking challenge, demonstrating its versatility in molecular representation learning.


翻译:分子表示学习在AI辅助药物研发研究中发挥着至关重要的作用。通过欧几里得神经网络对三维分子结构进行编码已经成为几何深度学习社区中的主流方法。然而,欧几里得空间中的等变性约束和信息传递可能会限制网络的表达能力。在这项工作中,我们提出了一种谐波分子表示学习(HMR)框架,它使用分子表面的Laplace-Beltrami特征函数来表示分子。HMR提供了关于2D黎曼流形上分子几何和化学特征的多分辨率表示。我们还介绍了一种谐波消息传递方法,以实现高效的谱消息传递,并且能更好地实现分子编码。我们提出的方法在小分子性质预测方面展现了与当前模型相当的预测能力,并且在配体结合蛋白质口袋分类及刚性蛋白质对接挑战中均优于最先进的深度学习模型,展示了它在分子表示学习方面的多功能性。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年11月3日
[ICML2020]层次间消息传递的分子图学习
专知会员服务
33+阅读 · 2020年6月27日
专知会员服务
53+阅读 · 2019年12月22日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Neural Eigenmap: 基于谱学习的结构化表示学习
PaperWeekly
1+阅读 · 2022年11月29日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【泡泡一分钟】学习紧密的几何特征(ICCV2017-17)
泡泡机器人SLAM
20+阅读 · 2018年5月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月15日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Deep Graph Infomax
Arxiv
16+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员