Polyformer：高分子分子の熱力学モデリングのための生成フレームワーク

arXiv cs.LG / 2026/4/17

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要点

Polyformerは、単一の静的構造を予測するのではなく、高分子の熱力学的なモデリングを行う生成フレームワークとして提案されました。
分子の配列と温度（または別の熱力学変数）を入力にすることで、Polyformerは分子の熱力学的コンフォメーション・アンサンブルに一致する形状（コンフォメーション）を生成します。
この手法は、「折りたたみ（folding）」「コンフォメーション・アンサンブル」「温度変化によるアンサンブルの変化」を同時に扱う最初の生成モデルだと位置づけられています。
テストでは、50〜111残基のタンパク質ドメインにPolyformerを適用し、予測が分子動力学（MD）トラジェクトリと良好に一致することを報告しています。
本研究は「配列→最良のコンフォメーション」というパラダイムを「配列＋熱力学→アンサンブルの挙動」へ拡張し、より現実的な生体分子の機能モデル化を後押しします。

Abstract

構造生物学の古典的なパラダイムは、生体分子（タンパク質、核酸、脂質など）の配列がそのコンフォメーション（形状）を決定し、それがその生物学的機能を決定するというものである。AlphaFoldのようなタンパク質フォールディング・プログラムは、このパラダイムに対して、分子を定義する配列から一つの最良のコンフォメーションを予測することで取り組んでいる。だが、生体分子は静的な構造ではなく、そのコンフォメーションのアンサンブルがその機能を決定する。私たちはPolyformer――高分子分子の熱力学的モデリングのための生成的フレームワーク――を提示する。配列と温度（または別の熱力学的変数）が与えられると、Polyformerは分子の熱力学的コンフォメーション・アンサンブルに忠実なコンフォメーションを生成する。Polyformerは、3つの問題を同時に解決する最初の生成モデルである。すなわち、分子はどのように折りたたまれるのか、コンフォメーション・アンサンブルは何か、そして物理的な温度を変えるとコンフォメーション・アンサンブルはどのように変化するのか、である。具体的な検証例として、私たちはPolyformerを50〜111残基のタンパク質ドメインに適用し、モデル予測が分子動力学（MD）トラジェクトリに対して良好に一致することを報告する。