| 编号 | 407 | |
| 名称 | Structure Prediction (Boltz-2) | |
| 封面 | ![]() | |
| 描述 | 基于MIT的Boltz-2算法的AF3 like结构预测模型,支持蛋白、核酸、小分子,金属离子等复合物。相比于Boltz-1x,Boltz-2新增亲和力预测。 | |
| 标签 |
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| 作者 | MIT | |
| 发布时间 | 2024-11-20 09:34:01 | |
| 参考文献 | Jeremy Wohlwend, Gabriele Corso, Saro Passaro, Mateo Reveiz, Ken Leidal, Wojtek Swiderski, Tally Portnoi, Itamar Chinn, Jacob Silterra, Tommi Jaakkola, Regina Barzilay. Boltz-1 Democratizing Biomolecular Interaction Modeling. bioRxiv 2024.11.19.624167 | |
- 简介
- Boltz-2介绍
- 什么是 Boltz-2?
- 它解决了哪些痛点?
- 实际表现如何?
- 它背后的“秘密武器”有哪些?
- 它能做什么?你能用它做什么?
- 模型机制类 Q&A
- 结构与亲和力预测相关 Q&A
- 适用范围与局限 Q&A
- 拓展与未来方向 Q&A
- 动态计算量扣除规则
- 参数说明
- Single Mode
- Protein Sequence
- DNA Sequence
- RNA Sequence
- Ligand
- Modification
- Cycle
- Covalent Bond
- Contact
- Template
- Force
- Chain
- Affinity
- Domain
- Use Potentials
- Format
- Output_Score
- Output_Affinity
- Batch Mode
- 动态计算量
- Protein Sequence
- DNA Sequence
- RNA Sequence
- Ligand
- Modification
- Cycle
- Covalent Bond
- Contact
- Affinity
- Template
- Force
- Seed
- Use Potentials
- Format
- Virtual Screening Mode
- Protein Sequence
- DNA Sequence
- RNA Sequence
- Ligand
- Modification
- Cycle
- Covalent Bond
- Use Potentials
- Template
- Output_Affinity
- 结果说明
- 参考文献
Structure Prediction (Boltz-2)
简介
基于MIT(麻省理工学院)的Boltz-2算法的AF3 like结构预测模型。Boltz-2是一种开源深度学习模型,融合了模型架构、速度优化和数据处理方面的创新,在预测生物分子复合物的 3D结构方面达到了 AlphaFold3 级的准确度。Boltz-2 在一系列不同的基准测试中表现出与最先进的商业模型相当的性能,为结构生物学中可商业化使用的工具树立了新的标杆。
更新
相比于Boltz-1x,Boltz-2新增亲和力预测。
Boltz-2介绍
什么是 Boltz-2?
Boltz-2 是一个专为“生物分子交互”设计的 AI 大模型,它可以:
- 预测蛋白质与小分子之间的结合位置
- 判断结合是否牢固(亲和力)
- 模拟结构在不同实验条件下的变化
一句话:从结构到功能,Boltz-2 一网打尽。
它解决了哪些痛点?
目前,最准确的亲和力预测方法是“自由能微扰(FEP)”,但它计算成本高,跑一次可能要几天。
相比之下:
- Boltz-2 预测速度比 FEP 快 1000 倍
- 预测准确度接近 FEP
- 还能支持海量筛选和分子设计
更重要的是,Boltz-2 是开源的,科研/药企都可以免费使用!
实际表现如何?
Boltz-2 在多个实际药物研发场景中展现了优异性能:
- 药物优化在测试集中,Boltz-2 能准确判断出哪个小分子“粘得更牢”,效果逼近 FEP,却快了 1000 倍。
- 虚拟筛选面对几十万小分子,Boltz-2 迅速筛出潜在活性物。比如在 TYK2 靶点测试中,Boltz-2 筛出的 top10 中有 8 个被后续模拟证实有效。
- 结构预测升级比起上代模型,Boltz-2 在 RNA、抗体等复杂结构中表现更好,还能根据“实验方式”个性化调整预测结果。
它背后的“秘密武器”有哪些?
虽然我们不展开技术细节,但 Boltz-2 之所以强大,主要靠以下三点:
- 更聪明的数据整理方式 团队从海量的公开数据库中精挑细选了高质量数据,并去除噪音,训练出更可靠的模型。
- 结合生成模型,一边筛一边设计 Boltz-2 不仅能“判断好坏”,还能与分子生成模型搭配,设计全新的小分子,大大拓展化合物空间。
- 可控性更强 研究者可以指定结构预测使用的条件,比如使用 NMR 实验数据,或加入自己感兴趣的结合位点,模型都能灵活应对。
它能做什么?你能用它做什么?
Boltz-2 为药物研发、蛋白结构预测、AI 驱动分子设计提供了一个强大的通用平台:
- 制药企业可以大规模筛选候选药物
- 生物研究者可以探索蛋白-小分子交互机制
- AI 从业者可以基于它开发更多垂直应用
Boltz-2 让 AI 第一次真正具备了“预测小分子是否好用”的能力,速度快、准确率高,开启新一代智能药物发现时代。
模型机制类 Q&A
-
Q1:Boltz‑2 为什么不默认开启 Steering(结构引导)?
A:Steering 会让推理变慢约 2 倍,而且当前参数是在不使用 Steering 的情况下优化的。未来可能默认开启,但需重新调参。 -
Q2:Steering Potential 会不会让结构偏离真实构象?
A:Steering 的目的是将采样引导回“真实分布流形”,不会盲目收缩采样空间,但需要在“有效性”与“物理合理性”之间找到平衡。 -
Q3:结构相似性是按口袋还是全结构算的?会不会数据泄漏?
A:使用的是全结构相似性,这确实存在争议,但现实中药物研发常常面对有序列信息的靶点。我们已尽力控制信息泄漏风险。
结构与亲和力预测相关 Q&A
-
Q4:Boltz‑2 的亲和力预测是回归还是分类?
A:两者都有,输出包括:- 连续亲和力值(如 ∆Ki)
- 二分类概率(binder vs decoy)
-
Q5:亲和力数据怎么处理?不准确怎么办?
A:主要训练 ∆Ki(同一实验内的相对值),因为原始 Ki/IC50 数据误差大。用 Cheng–Prusoff 公式统一 Ki 与 IC50。训练集只保留剂量-反应测量,删除噪声高/不可重复实验。 -
Q6:Boltz‑2 对结构准确性要求高吗?
A:是的,只训练了 ipTM ≥ 0.75 的结构。结构质量是亲和力预测成功的前提。 -
Q7:Boltz‑2 是否支持金属离子相关配体?
A:不支持。带金属离子的复合物在数据准备阶段已被过滤掉。
适用范围与局限 Q&A
-
Q8:适用于哪些分子体系?
A:蛋白、小分子、RNA、DNA 等多模态复合物。对于大构象变化或柔性蛋白,性能会下降。 -
Q9:Boltz‑2 和 OpenFE、FEP+ 比如何?
A:在公开 benchmark 上性能优于 OpenFE,略低于商业级 FEP+,但速度优势巨大(~1000× 快)。 -
Q10:在 Recursion 内部数据集上效果好吗?
A:效果一般,说明模型仍对真实分布存在泛化问题。
拓展与未来方向 Q&A
-
Q11:能用于蛋白–蛋白亲和力预测吗?
A:还不支持,但开发中,预计未来几个月会发布 PPI affinity 模块。 -
Q12:能预测 ADME 或毒性吗?
A:某些毒性通路是结合驱动的,可以利用结构模型辅助预测。参考 BioEmu(Frank Noé)相关研究。 -
Q13:能预测药物耐药性吗?
A:我们也想知道,希望后续能验证。 -
Q14:Boltz‑2 可以与 MD 数据结合使用吗?
A:有讨论过,但还没有标准策略,未来可能探索“Boltz + MD”混合建模框架。
动态计算量扣除规则
数量 <= 5时, token消耗 = 数量*500
数量 <= 100时,token消耗 = 2000 + (数量- 5) * 300
数量 > 100时, token消耗 = 2000 + 95 * 300 + (数量- 100) * 100
注意:Virtual Screening Mode中数量指小分子的个数
参数说明
Single Mode
Protein Sequence
蛋白的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
注意:多蛋白复合物结构预测,其氨基酸序列输入格式如下:
>protein1
AASJ...
>protein2
AASJ...
>peptide
ASDF...
DNA Sequence
DNA核酸的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
RNA Sequence
RNA核酸分子的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
备注:当前24GB的GPU显存支持计算的残基/碱基数量在1000个左右。
Ligand
文本文件包含小分子信息,TXT格式。支持SMILES或 CCD Code(化学组分词典编号)。如果使用SMILES格式,每行应包含一个小分子;如果使用CCD Code,每行可以包含一个或多个小分子,使用逗号分隔,并加上CCD前缀。示例如下:
CC(=O)OC1C[NH+]2CCC1CC2
CCD,ATP,HY3,P1L
CCD,MG
注意:不适用于配体蛋白或多肽的氨基酸序列格式输入。
Modification
包含翻译后修饰(PTM)信息的文本文件,TXT格式。每行放置一个PTM信息,每个PTM信息由三部分组成:
- 发生PTM序列的顺序编号
- PTM类型的CCD编号
- 发生PTM的残基位置编号
三部分由逗号分隔,例如:1,HY3,1表示第一条序列的第一个残基,发生了类型为HY3(CCD编号,为3-羟基脯氨酸,为脯氨酸的羟基化)的PTM
备注: - 序列的顺序编号,是依次按上述参数Protein、DNA、RNA中的序列顺序与数量,从1开始进行编号,例如:当有2条蛋白序列,1条DNA序列,1条RNA序列时,各序列对应的编号为:第一条蛋白序列编号为1,第二条蛋白序列编号为2,DNA序列编号为3,RNA序列编号为4
- CCD的介绍参考https://www.wwpdb.org/data/ccd 编号查询网址为https://www.ebi.ac.uk/pdbe-srv/pdbechem/
包含多个PTM信息的文件内容示例如下:
1,HY3,1
1,P1L,5
2,HY3,3
Cycle
指定需要环化的序列的顺序编号,如1,2表示第一和第二条序列都进行首尾相连的环化。
Covalent Bond
共价键信息的文本文件,TXT格式。每行放置一个共价键信息,每个共价键信息包含两个原子信息,每个原子信息由三部分组成:
- 原子所在序列或小分子的顺序编号(编号规则在Modification中定义的序列编号规则基础上,在最后加入小分子的顺序即可)
- 原子所在残基的位置编号(如残基为小分子时,编号为1)
- 原子的标准名称(CCD中定义)
三部分由逗号分隔,例如:3,1,CA表示第三个实体(序列或小分子)中的第一个残基(或小分子)的CA原子
一个共价键是由两个原子信息组成,原子间用分号分隔,如:1,1,CA;2,1,CA
表示一个共价键,该共价键由两个原子组成,第一个原子为1,1,CA,第二个原子为2,1,CA
包含多个共价键信息的文件内容示例如下:
1,1,CA;2,1,CA
1,1,CA;3,1,CHA
Contact
接触类型限制信息的文本文件,TXT格式。每行放置一个接触对(残基或小分子CCD中的标准原子名称)的信息,每个接触对信息由三部分组成:
- 接触对中的第一个残基或原子信息,由其所在序列/小分子顺序编号与残基位置编号/原子名称组成,逗号分隔,如:
1,25表示第一个实体(序列)的第25个残基,2,CA表示第二个实体(小分子)中的CA原子。 - 接触对中的第二个残基或原子信息,格式如上述。
- 接触对残基或原子之间的最大距离(单位为埃),如
6.0,支持范围为4.0-20.0之间
上述三部信息之间也用英文分号“;”进行分隔,例如:1,35;2,62;6.0表示第一条序列中的第35号残基,与第二条序列的第62号残基,靠近接触,且两者之间的最大距离为6埃。1,35;2,CA;6.0表示第一条序列中的第35号残基,与第二个实体(小分子)的CA原子,靠近接触,且两者之间的最大距离为6埃。
包含多个结合位点信息的文件内容示例如下:
1,35;2,62;6.0
1,48;2,CA;6.0
注意:Boltz2不支持SMILES格式的小分子定义Contact
结合位点类型限制信息的文本文件,TXT格式。每行放置一个结合位点信息,每个结合位点信息由三部分组成:
- Binder的顺序编号(与共价键定义中的序列或小分子的顺序编号一致),Binder可以是小分子,蛋白/核酸序列的任意一种,目前一个结合位点只支持定义一条Binder(即一个编号)
- 结合位点的残基信息,每个残基信息由其所在序列编号与残基位置编号组成,逗号分隔,如:
1,25表示第一条序列中的第25个残基;可以定义多个残基信息,由英文分号“;”进行分隔,如1,25;1,27;1,32;1,38表示第一条序列中的第25/27/32/38号残基形成结合位点 - Binder与结合位点残基之间的最大距离(单位为埃),如
6.0,支持范围为4.0-20.0之间
上述三部信息之间也用英文分号“;”进行分隔,例如:2;1,55;1,62;1,91;1,92;1,99;1,110;6.0表示第二个实体(序列或小分子)作为Binder,与第一条序列的第55/62/91/92/99/110号残基所形成的结合位点进行结合。且两者之间的最大距离为6埃。
包含多个结合位点信息的文件内容示例如下:
2;1,55;1,62;1,91;1,92;1,99;1,110;6.0
3;1,25;1,27;1,32;1,38;8.0
Template
指定结构建模时,使用的模板结构文件,PDB或CIF格式(推荐CIF格式,PDB格式缺失头信息时Boltz处理会报错),当前仅适用于蛋白序列。从PDB下载的结构作为模板时,建议先调用Structure Preparation模块进行结构预处理
Force
在使用模板进行结构建模时,是否增加强制约束:
True:模板作为硬约束,预测的结构会被"强制"向模板结构靠拢,而非仅作为参考信息。通过在能量函数中引入约束势能(restraint potential)来实现。注意:此模式可能会引起部分结构的断裂。
False:模板仅作为参考信息,允许预测结构与模板结构之间存在较大偏离。
默认为False。
Chain
在设置了Template参数时,如果只希望部分蛋白序列基于模板进行建模,可指定该参数,设置需要进行模板建模的蛋白序列顺序编号(同Modification参数中定义),支持多条蛋白序列,用英文逗号分隔。
例如:只希望第一条蛋白序列使用模版建模,该参数设置为1即可。如果希望第一条与第二条蛋白序列使用模版建模,该参数设置为1,2即可。
Affinity
指定小分子顺序编号(定义见Bond参数),进行亲和力评估,格式为正整数,且只能指定1个小分子,如:3表示要进行亲和力评估的是顺序编号为3的小分子。模型会评估复合物体系中该小分子与其他部分的结合亲和力。
Domain
定义的残基区域信息。模块将输出区域中所有残基平均的pLDDT数值。一个残基区域由序列顺序编号与残基组合编号组成:
- 序列顺序编号(同Modification参数中的定义),值为1时,可省略(即默认为1)
- 残基组合编号,使用残基位置编号,多个残基用逗号分隔,指定残基范围用横杠符号。如:“3,10,24-30”表示目标序列上的第3、第10与第24至30号残基。
例如:1:24,28,32-40表示第一条序列中的第24/28/32至40号残基所组成的区域,因为是第一条序列,数值1可以省略,等同于24,28,32-40,该区域的所有残基的平均pLDDT值将输出到结果文件中。
残基区域支持定义多个,每个残基区域之间用英文“;”分隔,例如:
1:24,28,32-40;2:15,23,50-60表示定义了两个区域,区域一为第一条序列的第24/28/32至40号残基,区域二为第二条序列的第15/23/50至60号残基。两个区域各自的残基平均pLDDT值,将输出到结果文件中。
Use Potentials
该参数对结构进行物理能量方面的微调,主要是优化clash、链重叠、配体的键长键角等。但对显存的要求高出许多(30%~60%),时间方面也会显著增长。
Format
输出结构的格式,支持PDB或CIF格式,默认为PDB格式。
Output_Score
结构打分的结果文件名,默认为pred_scores_boltz.csv
Output_Affinity
亲和力打分的结果文件名,默认为pred_affinity_boltz.csv
Batch Mode
动态计算量
≤ 5 条序列:500 计算量 / 条
第 6–100 条序列:300 计算量 / 条
超过 100 条的部分:100 计算量 / 条
注意:
1.当前系统最多支持 1000 个结构的批量预测
2.一条fasta序列为一个结构
Protein Sequence
蛋白的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
每一条记录代表一个待预测的结构,每条记录的名称要唯一不能重复。一条记录中有多条链时,通过英文冒号(:)相连,文件内容示例如下:
>1
EVQLVESGGGVVQPGRSLRLS:NFMLTQPHSVSVL:ELFPQWHLPIKIAAIIAS
>2
YYCAKDRRDMGYFQHWGQGTLVTVSSQWYQQRPGSAPTTVIYEDNQRPSGTPPTFMIAVFLPIVVLIFKSILFL
表示有两个待预测的结构,第一条记录的名称为1,有三条蛋白链,用:进行分隔。第二条记录的名称为2,为单链。
DNA Sequence
DNA核酸的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
每一条序列记录代表一个待预测的结构,每条记录的名称要唯一不能重复(可与Protein参数中的记录名称一致,表示该记录的DNA序列与Protein序列归属于同一结构)。一条记录中有多条链时,通过英文冒号(:)相连,文件内容示例如下:
>dna
GACCTCT:CCTAGCT
>1
CCTAGCT
表示有两条记录,第一条的名称为dna,有两条DNA链,用:进行分隔,因为该名称不存在与Protein示例记录中,属于新结构。第二条的名称为1,有一条DNA链,因为该名称存在于Protein示例记录中,则表示同属一个结构(该结构同时包含Protein序列和该DNA序列)。
RNA Sequence
RNA核酸分子的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。
每一条序列记录代表一个待预测的结构,每条记录的名称要唯一不能重复(可与DNA或Protein参数中的记录名称一致,表示该记录的RNA序列与上面的DNA序列或Protein序列归属于同一结构)。一条记录中有多条链时,通过英文冒号(:)相连,文件内容示例如下:
>1
AGCU
>rna
AGGCU:UGAUC
表示有两条记录,第一条的名称为1,为单链,因为该名称存在于DNA及Protein示例记录中,表示同属一个结构(该结构同时包含了Protein序列、DNA序列及该RNA序列)。第二条的名称为rna,有两条RNA链,用:进行分隔,因为该名称不存在于DNA或Protein示例记录中,属于新结构。
Ligand
文本文件包含小分子信息,TXT格式。支持SMILES或 CCD Code(化学组分词典编号)。如果使用SMILES格式,每行应包含一个小分子;如果使用CCD Code,每行可以包含一个或多个小分子,使用逗号分隔。
每行代表一个待预测的结构,每行可放置多个ligand,且以唯一不重复的名称开头(该名称可与上述RNA,DNA或Protein参数中的记录名称一致,表示该行的所有ligands,与上述的RNA或DNA或Protein序列归属于同一结构),名称与所有ligands都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:CC(=O)OC1C[NH+]2CCC1CC2:CCD,ATP,HY3
lig:CC1CC(CN2NC[N+](=C3CCC(OC(F)(F)F)CC3)C2=O)CC(C)C1OC(C)(C)C(=O)[O-]
表示有两条记录,第一条的名称为1,有三个ligand(一个SMILES,两个CCD codes),因为该名称存在于上述的RNA或DNA或Protein示例记录中,表示同属一个结构。第二条的名称为lig,有一个ligand(为SMILES),因为该名称不存在上述的RNA或DNA或Protein示例记录中,属于新结构。
注意:
1.不适用于配体蛋白或多肽的氨基酸序列格式输入。
2.可为所有待预测结构设置相同的小分子信息,设置方式为输入一行小分子信息(可多个),且不设置结构名称,如CC(=O)OC1C[NH+]2CCC1CC2:CCD,ATP,表示为所有结构都加入小分子CC(=O)OC1C[NH+]2CCC1CC2与ATP。
Modification
包含翻译后修饰(PTM)信息的文本文件,TXT格式。每个PTM的信息与Single模式中一致(参考Single模式中的定义)。
每行定义一个结构的所有PTM信息,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:1,HY3,1:1,P1L,5:2,HY3,3
2:1,HY3,1:2,HY3,3
表示前述名称为1的结构中(Protein或DNA或RNA),有三个PTM。名称为2的结构中,有两个PTM。
注意:在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的PTM信息,设置方式为输入一行PTM信息,且不设置结构名称,如:1,HY3,1:1,P1L,5:2,HY3,3表示这些PTM信息将应用到所有结构。
Cycle
包含需要环化的序列顺序编号的文本文件,TXT格式。每行定义一个结构的所有环化序列信息,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
complexA:2
complexB:2,3
表示前述名称为complexA的结构中(Protein或DNA或RNA),顺序编号为2的序列进行首尾相连的环化。名称为complexB的结构中,顺序编号为2和3的序列都进行首尾相连的环化。
注意:在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的环化信息,设置方式为输入一行环化信息,且不设置结构名称,如:2,表示为所有结构设置环化序列编号为2。
Covalent Bond
共价键信息的文本文件,TXT格式。每个共价键的信息与Single模式中一致(参考Single模式中的定义)。
Batch模式下,每行定义一个结构的所有共价键,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:1,1,CA;2,1,CA:1,1,CA;3,1,CHA
2:1,1,CA;3,1,CHA
表示前述名称为1的结构中(Protein或DNA或RNA),有两个共价键。名称为2的结构中,有一个共价键。
注意:在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的共价键信息,设置方式为输入一行共价键信息,且不设置结构名称,如:1,1,CA;3,1,CHA表示该共价键信息将应用到所有结构。
Contact
接触类型限制信息的文本文件,TXT格式。每个接触信息的定义与Single模式中一致(参考Single模式中的定义)。
Batch模式下,每行定义一个结构的所有接触信息,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:1,35;2,62;6.0
2:1,48;2,CA;6.0:1,35;2,62;6.0
表示前述名称为1的结构中(Protein或DNA或RNA),有一个接触限制。名称为2的结构中,有两个接触限制。
注意:在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的接触信息,设置方式为输入一行接触信息,且不设置结构名称,如:1,35;2,62;6.0表示该Contact信息将被应用到所有结构。
结合位点类型限制信息的文本文件,TXT格式。每个结合位点信息的定义与Single模式中一致(参考Single模式中的定义)。
Batch模式下,每行定义一个结构的所有结合位点限制信息,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:2;1,55;1,62;1,91;1,92;1,99;1,110;6.0
2:1;2,15;2,17;2,18;2,56;6.0:1;3,76;3,78;3,96;8.0
表示前述名称为1的结构中(Protein或DNA或RNA),有一个结合位点限制。名称为2的结构中,有两个结合位点限制。
注意:在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的限制信息,设置方式为输入一行限制信息,且不设置结构名称。如:2;1,55;1,62;1,91;1,92;1,99;1,110;6.0表示该pocket信息将被应用到所有结构。
Affinity
指定小分子顺序编号(定义见Bond参数),进行亲和力评估,每个亲和力信息的定义与Single模式一致。
Batch模式下,每行定义一个亲和力信息,且以唯一名称开头(该名称必须存在于前述的Protein或DNA或RNA记录中),都以英文冒号(:)分隔。文件内容示例如下:
1:4
2:5
表示前述名称为1的结构中(Protein或DNA或RNA),有亲和力计算,其小分子Binder的顺序编号为4。名称为2的结构中,有亲和力计算,其小分子Binder的顺序编号为5。
注意:
1.Batch模式中如果设置该参数Affinity,则需要批量预测的每个结构中都有设置Affinity信息,否则会提示错误。
2.小分子 Binder 排序仅依赖 Protein、DNA、RNA 参数的序列顺序与数量,Ligand 不参与排序。**
3.在预测每个结构的序列数量相同的情况下,可为所有待预测结构设置相同的亲和力信息,设置方式为输入小分子的顺序编号,如:4,且不设置结构名称,表示所有结构中都进行亲和力计算,且小分子Binder的顺序编号为4。
Template
指定结构建模时,使用的模板结构文件(同Single模式),当前仅适用于蛋白序列。从PDB下载的结构作为模板时,建议先调用Structure Preparation模块进行结构预处理
Force
在使用模板进行结构建模时,是否增加强制约束(同Single模式)。
Seed
随机数种子,用于控制预测过程中的随机性。
Use Potentials
该参数对结构进行物理能量方面的微调,主要是优化clash、链重叠、配体的键长键角等,但对显存的要求高出许客(30%6-60%),时间方面也会显善增长。
Format
输出结构的格式,支持PDB或CIF格式,默认为PDB格式。
Virtual Screening Mode
虚拟筛选模式中,可一次性提交多个小分子,每个小分子会单独与蛋白/核酸体系计算亲和力。当前一次运行支持最大100个小分子。
Protein Sequence
蛋白的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。(同Single模式)
DNA Sequence
DNA核酸的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。(同Single模式)
RNA Sequence
RNA核酸分子的序列文件,FASTA格式,支持多条序列。(同Single模式)
备注:当前24GB的GPU显存支持计算的残基/碱基数量在1000个左右。
Ligand
文本文件包含小分子信息,TXT格式。支持SMILES或 CCD Code(化学组分词典编号)。如果使用SMILES格式,每行应包含一个小分子;如果使用CCD Code,每行可以包含一个或多个小分子,使用逗号分隔,并加上CCD前缀。示例如下:
CC(=O)OC1C[NH+]2CCC1CC2
CCD,ATP,HY3,P1L
CCD,MG
Modification
包含翻译后修饰(PTM)信息的文本文件,TXT格式。(同Single模式)
Cycle
指定需要环化的序列的顺序编号,如1,2表示第一和第二条序列都进行首尾相连的环化。(同Single模式)
Covalent Bond
共价键信息的文本文件,TXT格式。(同Single模式,但共价键中小分子不能参与)
结合位点类型限制信息的文本文件,TXT格式。(同Single模式)
Use Potentials
该参数对结构进行物理能量方面的微调,主要是优化clash、链重叠、配体的键长键角等,但对显存的要求高出许客(30%6-60%),时间方面也会显善增长。
Template
指定结构建模时,使用的模板结构文件(同Single模式),当前仅适用于蛋白序列。从PDB下载的结构作为模板时,建议先调用Structure Preparation模块进行结构预处理
Output_Affinity
亲和力打分的结果文件名,默认为pred_affinity_boltz.csv
结果说明
- Single模式
输出结果文件为排名前5的复合物结构rank_1-5.cif,pred_scores_boltz.csv,pred_affinity_boltz.csv(如果指定了Affinity参数)和可视化交互式工具PAE Viewer生成的boltz_report.html和pae_report_Model_1-5.html。
pred_scores_boltz.csv中包含信息如下:
| 字段名称 | 说明 |
|---|---|
| Name | 复合物结构名称 |
| Confidence_Score | 对预测结构的质量排序的指标分数,数值在0~1.0之间,越大表示预测结构的质量越高。该分数综合考虑了两个指标:iptm(单体时为pTM), complex_plddt, 计算公式为: Confidence_Score = 0.8 × complex_plddt + 0.2 × ipTM |
| pTM | 对结构预测得到的TM score,衡量预测结构整体准确性,越大表示越准确,该分数大于0.5时,表示结构整体折叠可能与真实结构相似 |
| ipTM | 对结构中的相互作用界面预测得到的TM score,当预测结构为复合物时才有该评价指标,衡量复合物中各个亚基之间相对位置的预测准确性,越大表示越准确,大于0.8表示高质量预测,小于0.6表示预测可能失败,0.6-0.8为灰色地带,预测正确与否不确定 |
| Ligand_ipTM | 在ligand存在时,ligand与结合蛋白中间的ipTM数值。 |
| ipSAE | 基于pAE(predicted Aligned Errors)矩阵计算得到的相互作用界面评价分数,取值范围是0到1,值越大,表示预测的蛋白-蛋白相互作用界面越可靠。ipSAE > 0.7 表明相互作用界面预测质量高,结构可信。ipSAE < 0.1: 表明预测中几乎不存在可信互作界面,可排除假阳性相互作用。 |
| Complex_pLDDT | 对复合物预测得到的平均pLDDT score,值范围是0-1.0,该值越大说明预测的结构越可靠。低于0.7被认为可靠性较低,低于0.5基本认为是可信度非常低,为无序预测 |
| Complex_ipLDDT | 将复合物中相互作用界面的权重提升后,预测得到的pLDDT score,值范围是0-1.0,该值越大说明预测的结构越可靠 |
| complex_pDE | 复合物中所有残基对之间的平均预测距离误差,是评估复合物结构预测质量的指标,越低越好。典型数值范围:高质量区域:< 2 Å,中等质量区域:2-5 Å,低质量/柔性区域:> 5 Å |
| complex_ipDE | 复合物界面区域残基对的平均预测距离误差,越低越好,专门反映界面相互作用的预测可靠性,阈值范围同上。 |
| pLDDT_domain | 当设置Domain参数时,预测得到的区域残基的平均pLDDT数值,多个区域时,数值用英文分号";"分隔 |
| Avg_pAE | 平均pae分数,pae是预测对齐误差,是残基对水平的置信度指标,用来衡量任意两个残基之间相对空间位置的预测可信度。数值<5,表示残基对之间相对位置预测非常可靠,通常位于同一结构域内;数值在5–10,表示预测较为准确,可能为柔性环区或轻微构象差异区域;数值在10–20,表示相对位置不确定性较高,常见于结构域间连接区或柔性区域;数值> 20,表示预测不可靠,可能为无序区域、错误折叠,或复合物界面不稳定。 |
| Min_pAE | 所有pae分数中的最小值 |
| Avg_iPAE | 结构中相互作用界面的平均pae分数 |
| Min_iPAE | 结构中相互作用界面pae分数中的最小值 |
| Avg_Ligand_pAE | ligand存在时,与ligand相关的pAE分数的平均值。 |
| Min_Ligand_pAE | ligand存在时,与ligand相关的pAE分数的最小值。 |
| pDockQ2_链名 | 该链的预测对接评分(pDock2),用于评估该链在复合物界面中的结合可靠性 |
| pDockQ2_Avg | 链之间的平均预测对接评分,用于整体评估复合物界面质量 |
- pDockQ2阈值(继承自 DockQ):
| pDockQ2 范围 | 结构质量评估 |
|---|---|
| < 0.23 | 不正确(Incorrect) |
| 0.23 – 0.49 | 可接受(Acceptable) |
| 0.49 – 0.80 | 中等质量(Medium) |
| > 0.80 | 高质量(High quality) |
pred_affinity_boltz.csv中包含信息如下:
| 字段名称 | 说明 |
|---|---|
| Pred_Affinity(log(IC50)) | 预测的复合物中小分子与其他部分结合的亲和力数值,为IC50的对数值,即log(IC50),其中IC50的单位为μM,数值越低表示亲和力越强。输出 -3,对应的 IC50 为 10⁻³ μM,即 1 nM(强结合);输出 0,对应 IC50 为 10⁰ μM,即 1 μM(中等结合);输出 2,对应 IC50 为 100 μM(弱结合或诱饵分子)。 |
| Pred_Prob | 概率值,判断小分子是真正Binder的可能性,数值在0-1之间,越大表示小分子是Binder的可能性越大 |
- Batch模式
输出final_results.tar.gz、pred_scores_boltz.csv以及pred_affinity_boltz.csv(如果指定了Affinity参数)
final_results.tar.gz文件为Batch模式下生成一个所有预测结果的打包文件,包含预测结构PDB文件、打分CSV文件。
pred_scores_boltz.csv以及pred_affinity_boltz.csv。(同Single模式)
- Virtual Screening模式:
输出pred_affinity_boltz.csv文件为亲和力预测结果,包含如下信息:
| 字段名称 | 说明 |
|---|---|
| ID | 小分子顺序,从1开始 |
| Ligand | 小分子的SMILES或CCD代码 |
| Pred_Affinity(log(IC50)) | 预测的复合物中小分子与其他部分结合的亲和力数值,为IC50的对数值,即log(IC50),其中IC50的单位为μM,数值越低表示亲和力越强。输出 -3,对应的 IC50 为 10⁻³ μM,即 1 nM(强结合);输出 0,对应的 IC50 为 10⁰ μM,即 1 μM(中等结合);输出 2,对应的 IC50 为 100 μM(弱结合或诱饵分子)。 |
| Pred_Prob | 概率值,判断小分子是真正Binder的可能性,数值在0-1之间,越大表示小分子是Binder的可能性越大 |
final_results.tar.gz文件为所有预测结果的打包文件,包含预测结构PDB文件、打分CSV文件。
参考文献
- Boltz-1 Democratizing Biomolecular Interaction Modeling. Jeremy Wohlwend, Gabriele Corso, Saro Passaro, Mateo Reveiz, Ken Leidal, Wojtek Swiderski, Tally Portnoi, Itamar Chinn, Jacob Silterra, Tommi Jaakkola, Regina Barzilay. DOI:10.1101/2024.11.19.624167
- Boltz-2: Towards Accurate and Efficient Binding Affinity Prediction, Saro Passaro, Gabriele Corso, Jeremy Wohlwend, Mateo Reveiz, Stephan Thaler, Vignesh Ram Somnath, Noah Getz, Tally Portnoi, Julien Roy, Hannes Stark, David Kwabi-Addo, Dominique Beaini, Tommi Jaakkola, Regina Barzilay.DOI:10.1101/2025.06.14.659707



