PLACER 局部预测蛋白 - 配体构象集合

参考:https://github.com/baker-laboratory/PLACER

PLACER

全称 :Protein-Ligand Atomistic Conformational Ensemble Resolver,旧名ChemNet,Baker实验室开发的原子层面图神经网络(GNN,SE(3)等旋转等变架构,依赖e3nn) ,本质是随机去噪网络。

核心定位

输入带部分扰动/破损的蛋白-配体结构(PDB/mmCIF),恢复原子坐标;可做配体对接、蛋白侧链构象预测、构象系综采样,适合结合口袋已知场景下的蛋白-小分子对接,能输出多个构象来刻画构象异质性。

训练集来自PDB、CSD晶体结构。

关键特点

  1. 原子级图模型 :图节点=体系里的单个原子;随机、非确定性,一次可以生成多个构象样本(-n设置采样数,对接推荐50--100)。
  2. 输入限制(重点) :配体必须预先写在输入PDB/mmCIF里 ,不能只给apo蛋白 + SMILES/SDF从头放配体;SDF/MOL2仅用来补充配体成键、杂化信息(--ligand_file,解决芳环不平的问题)。
  3. 两种运行方式:命令行脚本 + Python API,不支持pip安装,需要克隆源码、搭建conda环境。GPU速度很快:单模型1--3秒;CPU很慢。
  4. 预测控制参数
    • --predict_ligand:指定要预测的配体;其余配体固定;--fixed_ligand固定指定配体
    • --predict_multi:一次性预测多个配体
    • --mutate + --residue_json:支持突变、非天然氨基酸,JSON提供残基SDF、原子信息
    • --corruption_centers:可粗略全局对接,但并非为全局对接专门设计
    • --crop_centers / --target_res:裁剪中心,模型上限约600原子,更大容易异常
  5. 打分指标
    • prmsd(推荐首选对接打分) :配体原子位置预测不确定性,越小越好;prmsd<2.0可信度高;<4.0同时plddt/plddt_pde>0.8也可接受
    • plddt / plddt_pde:模型预测的局部置信度(越高越好)
    • rmsd/kabsch:和真值比对的RMSD,仅评估已知晶体结构
    • 输出PDB的B因子列会写入每个原子prmsd置信度

典型使用场景

  • 已知结合口袋,蛋白-小分子对接、多配体共预测(如血红素+抑制剂)
  • Apo蛋白侧链构象重建
  • 非天然氨基酸突变后的结构预测
  • 生成构象系综,表征构象多样性

主要局限

  1. 不能仅凭SMILES给空蛋白从头放配体;
  2. 输入依赖RCSB标准mmCIF/PDB,其他预测工具输出结构常因氢缺失、格式问题报错;
  3. 裁剪原子上限约600;
  4. 全局对接能力弱,仅勉强可用;
  5. 若不提供配体SDF/MOL2,可能错误推断杂化,造成芳环扭曲。

环境依赖要点

CUDA≥12.1,torch2.3(cuda12编译版)、DGL2.4.0、e3nn、openbabel;Apple Silicon MPS有单独conda环境。

不是端到端的对接模型

核心用途,也就是有什么用?

一些限制,也就是边界:

推广到其他对接、互作领域?

和diffdock之类工具的区别

一句话总结:PLACER 更倾向于局部对接结构的修复(给出多个修改可能采样)

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