A fundamental problem in drug discovery is to design molecules that bind to specific proteins. To tackle this problem using machine learning methods, here we propose a novel and effective framework, known as GraphBP, to generate 3D molecules that bind to given proteins by placing atoms of specific types and locations to the given binding site one by one. In particular, at each step, we first employ a 3D graph neural network to obtain geometry-aware and chemically informative representations from the intermediate contextual information. Such context includes the given binding site and atoms placed in the previous steps. Second, to preserve the desirable equivariance property, we select a local reference atom according to the designed auxiliary classifiers and then construct a local spherical coordinate system. Finally, to place a new atom, we generate its atom type and relative location w.r.t. the constructed local coordinate system via a flow model. We also consider generating the variables of interest sequentially to capture the underlying dependencies among them. Experiments demonstrate that our GraphBP is effective to generate 3D molecules with binding ability to target protein binding sites. Our implementation is available at https://github.com/divelab/GraphBP.


翻译:药物发现的一个基本问题是设计与特定蛋白质结合的分子。为了用机器学习方法解决这个问题,我们在此提出一个名为GreabBP的新而有效的框架,即Greaph BBP,通过将特定类型和地点的原子一个一个地放置在特定约束场所,产生与给定蛋白质结合的3D分子。特别是,在每一步,我们首先使用一个 3D 图形神经网络,从中间背景信息中获取几何感知和化学信息。这种背景包括先前步骤中安装的给定的绑定网站和原子。第二,为了保存理想的平衡属性,我们根据设计的辅助分类器选择一个本地参考原子,然后建立一个本地球形协调系统。最后,为了安装一个新的原子,我们通过流动模型生成其原子类型和相对位置 w.r.t。我们还考虑按顺序生成兴趣变量,以捕捉到它们之间的基本依赖性。实验表明,我们的GregBP能够有效地生成3D分子,具有约束性能力生成目标蛋白绑点。我们在 https://gibbs/GRAbs.

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