通用多模态蛋白设计实现化学 DNA 编码
机器学习
2026-04-08 v1
摘要
演化是一种引擎，用于产生酶多样性，但它所探索的化学范围仍是 DNA 能编码的范围的狭小切片。深度生成模型可以设计新的蛋白以结合配体，但没有一种模型能够创建在预先指定催化残基的情况下酶。我们引入 DISCO（DIffusion for Sequence-structure CO-design），一种多模态模型，用于围绕任意生物分子协同设计蛋白序列和 3D 结构，以及推断时间的比例化方法，可优化两模态下的目标。仅以反应中间体为条件，DISCO 设计出多样的血素酶，具有新颖的活性位点几何构型。这些酶催化实现了全新的肼素转移反应，包括烯烃环丙烷化、螺合环丙烷化、B-H 和 C(sp)-H 插入，活性高于工程酶。对选定的设计进行随机突变性证实，酶活性可通过定向演化进行改进。通过提供可扩展的可进化酶路径，DISCO 拓宽了基因可编码转换的潜在范围。代码可在 https://github.com/DISCO-design/DISCO 提供。
引用
@article{arxiv.2604.05181,
title = {General Multimodal Protein Design Enables DNA-Encoding of Chemistry},
author = {Jarrid Rector-Brooks and Théophile Lambert and Marta Skreta and Daniel Roth and Yueming Long and Zi-Qi Li and Xi Zhang and Miruna Cretu and Francesca-Zhoufan Li and Tanvi Ganapathy and Emily Jin and Avishek Joey Bose and Jason Yang and Kirill Neklyudov and Yoshua Bengio and Alexander Tong and Frances H. Arnold and Cheng-Hao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05181},
year = {2026}
}