基于接触引导的扩散转换器 E. coli 3D 基因组结构生成
机器学习
2026-03-10 v1 人工智能
摘要
本研究提出了一种条件扩散转换器框架，用于生成以 Hi-C 接触图为导向的三维 Escherichia coli 基因组构型集合。不同于生成单一确定性结构，我们将基因组重构建模为条件生成建模问题，对样本异质构型进行采样，其集合平均接触与输入 Hi-C 数据一致。构建合成数据集，通过粗粒度分子动力学仿真生成染色质集合及相应的 Hi-C 图，基于圆形拓扑结构。我们的模型在潜在扩散设置下运行，采用变分自编码器保持每个 bin 的对齐性并支持复制感知表示。通过基于转换器的编码器和跨注意力机制注入 Hi-C 信息，强制执行从 Hi-C 到结构的单向物理可解释约束。模型采用流匹配目标进行训练以实现稳定优化。在留置集合上，生成的结构复现输入 Hi-C 的距离衰减和结构相关性指标，同时保持显著的构象多样性，证明了扩散生成建模在集合层面 3D 基因组重构方面的有效性。
引用
@article{arxiv.2603.07472,
title = {Contact-Guided 3D Genome Structure Generation of E. coli via Diffusion Transformers},
author = {Mingxin Zhang and Xiaofeng Dai and Yu Yao and Ziqi Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.07472},
year = {2026}
}
备注
Accepted at the Gen2 Workshop at ICLR 2026