EMBER:无需对接复合物即可预测 TCR–pMHC 结合

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摘要

EMBER 提出一种无需对接复合物结构的 TCR–pMHC 结合预测框架,将 TCR 与 pMHC 独立折叠并编码为 SE(3) 不变残基图进行比较,避免了对接误差的传播,同时降低计算复杂度,并在表位不相交评估中全面超越六个基线模型。

我们提出 EMBER,一个基于结构的 TCR–pMHC 结合预测框架,无需预测对接复合物,从而消除了主导此类预测的放置误差。传统的基于结构的预测方法使用受体与抗原共同折叠的复合物结构,并从其接触面解读结合情况。因此,所有下游特征都会继承结构预测工具引入的任何偏差。在方法上,EMBER 独立折叠 TCR 和 pMHC,将它们编码为 SE(3) 不变残基图,并在不构建共享坐标系的情况下比较它们学到的表示。因此,相对位姿不是模型的输入,放置误差无法传播到预测结果中。在计算上,EMBER 预处理 O(N+M) 个单体折叠结构,而基于复合物的预测器需要 O(NM) 次操作。在实验中,基于表位不相交评估和六个重新训练的基线模型,EMBER 在所有四种折叠工具下在每个指标上均排名第一,在 micro-AUROC 上领先 0.9% 至 14.4%,在 micro-AUPRC 上领先 18.5% 至 25.3%,在 MCC 上领先 10.6% 至 24.1%。其排名在不同折叠工具之间的稳定性也最高提升了 85%。
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摘要

EMBER 通过 SE(3) 不变图从独立折叠的单体中预测 TCR–pMHC 结合,避免了对接误差,在减少计算量的同时,在多种折叠工具上均提升了准确率。

我们提出 EMBER,这是一个基于结构的 TCR–pMHC 结合预测框架(https://huggingface.co/papers?q=structure-based%20framework),无需预测对接复合物(https://huggingface.co/papers?q=docked%20complex),从而消除了主导此类预测的放置误差。传统的基于结构的预测器利用受体与抗原共折叠复合物(https://huggingface.co/papers?q=co-folded%20complex)的结构,并从其接触面(https://huggingface.co/papers?q=contact%20surface)解读结合情况。因此,所有下游特征都会继承结构预测工具引入的偏差。在方法上,EMBER 独立折叠 TCR 和 pMHC,将它们编码为 SE(3) 不变残基图(https://huggingface.co/papers?q=SE(3)-invariant%20residue%20graphs),并在不构建共享坐标系(https://huggingface.co/papers?q=shared%20coordinate%20frame)的情况下比较它们的学习表示。因此,相对位姿(https://huggingface.co/papers?q=relative%20pose)不是模型的输入,放置误差也就无法传播到预测中。在计算方面,EMBER 仅需对 O(N+M) 个单体折叠(https://huggingface.co/papers?q=monomer%20folds)进行预处理,而基于复合物的预测器则需要 O(NM) 次运算。实验方面,在表位不相交评估(https://huggingface.co/papers?q=epitope-disjoint%20evaluation)协议下,对六个重新训练的基线模型进行比较,EMBER 在所有四种折叠工具下的每一项指标上均排名第一:micro-AUROC(https://huggingface.co/papers?q=micro-AUROC)领先 0.9% 至 14.4%,micro-AUPRC(https://huggingface.co/papers?q=micro-AUPRC)领先 18.5% 至 25.3%,MCC(https://huggingface.co/papers?q=MCC)领先 10.6% 至 24.1%。其排名在不同折叠工具之间的稳定性也高出多达 85%。

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