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Soft-introspective VAEs:超越AlphaFold2,揭示K-Ras蛋白新视野

今天我们介绍华盛顿大学的David baker课题组发表在bioRxiv上的工作。探索蛋白质构象的整体,这些构象对功能有贡献,并且可以被小分子药物所靶向,仍是一个未解决的挑战。本文探讨了使用软自省变分自编码器(Soft-introspective Variational Autoencoders)来简化蛋白质结构集合生成问题中的维度挑战。通过将高维度的蛋白质结构数据转化为连续的低维表示,在此空间中进行由结构质量指标指导的搜索,接着使用RoseTTAFold来生成3D结构。本文使用这种方法为与癌症相关的蛋白质K-Ras生成集合,训练VAE使用部分可用的K-Ras晶体结构和MD模拟快照,并评估其对从训练中排除的晶体结构的采样范围。本文发现,潜在空间采样程序可以迅速生成具有高结构质量的集合,并能够在1埃范围内采样保留的晶体结构,其一致性高于MD模拟或AlphaFold2预测。

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基于变分自编码器的静息态fMRI数据的表征学习

静息状态功能性磁共振成像(rsfMRI)数据显示出复杂但结构化的模式。然而,在rsfMRI数据中,潜在的起源是不清楚的和纠缠的。在这里,我们建立了一个变分自编码器(VAE),作为一个生成模型可用无监督学习训练,以解开rsfMRI活动的未知来源。在使用人类连接组项目(Human ConnectomeProject)的大量数据进行训练后,该模型学会了使用潜在变量表示和生成皮层活动和连接的模式。潜在表征及其轨迹表征了rsfMRI活动的时空特征。潜变量反映了皮层网络潜轨迹和驱动活动变化的主梯度。表征几何学捕捉到潜在变量之间的协方差或相关性,而不是皮质连通性,可以作为一个更可靠的特征,从一个大群体中准确地识别受试者,即使每个受试者只有短期数据可用。我们的研究结果表明,VAE是现有工具的一个有价值的补充,特别适合于静态fMRI活动的无监督表征学习。

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