几何构型引擎

生命分子构型构造

从目标位姿到可交付结构

目标位姿驱动无能量 · 纯几何三态判词 · 边界交付

蛋白质 · 核酸 · 复合物

  • 目标位姿 → 可交付构型
  • 全链 0 冲突 · gap ≤1.5 Å
  • 单例 30 秒–3 分钟(CPU)

生命分子构型构造:三步,从目标位姿到结构

预检 → 6-DOF 构造 → OpenMM 收尾。右侧直接拖滑块,看 AdK 如何被构造出来。

01 · 预检

先判断造不造得出来

上传 PDB,本地算角度、断口、跨段/全链冲突;不上传服务器。 去试 →

02 · 6-DOF 构造

任意轴旋转+平移+闭合

给定目标位姿,运动段整体搬过去,再用 φ/ψ 闭合断口;全链 0 冲突 45/63。

03 · OpenMM 收尾

只放开切点 ±8

amber14+GBn2 局部最小化,把最后几对冲突清零;重原子 RMSD 0.2–0.4 Å。

构造 → 目标 RMSD6.06Å | 模板 7.13 Å
全链新增冲突0对 | 2.5 Å
断口 C–N1.34Å | 标准 ~1.33

可行域与路径:先看地图,再构造

两自由度扫描:回答“能不能到、哪条路最紧、卡在哪”。拖动滑块或点热力图格子;441 格约 7 秒,独立复跑脚本逐点偏差 0.00e+00。

这是两自由度扫描(地形):只算余量 φ 与路径,不闭合、不收尾、不输出 PDB。给定目标位姿的交付构造见上方「交付案例」里的 4AKE→1AKE——两者不是同一套方法。 完整说明 →

CA 主链:灰 = CORE(不动)|青 = LID|黄 = NMP;淡点 = 闭合态(目标)

21×21 格点:颜色 = 余量 φ(越亮越紧);白线 = 最优路径;白框 = 当前格子

0.00
0.00
φ
—
新增接触(唯一对)
—

正在加载数据…

数据 data/adk/view.json(引擎导出,完整数据见 case.json)|复跑 data/adk/repro.py(纯 numpy 独立实现,逐点偏差 0.00e+00)

和别的体系不同

同一个构型,问法不同:它们预测、采样、打分;我们构造并判定。

体系它回答我们回答
AlphaFold / 生成模型序列 → 结构(预测)结构 + 目标位姿 → 可交付构型(构造)
MD时间演化、自由能几何闭合;单例 30 秒–3 分钟
Docking / 打分结合强弱、排序不评分;三态判词 + 动作码
Rosetta / loop modeling能量采样几何闭合 + 局部收尾;确定性
数据拟合拟合参数构造性不可能 / 缺口分类

三条不替代:不跑时间、不猜未给定的结构;判据不用能量,OpenMM 只在最后做局部收尾、不参与判定。构造失败的,回到预检看是哪一步不可达,而不是换模型再试。

证据与边界

上面是承诺;这里是支撑它的覆盖度。覆盖度不是准确率。

切点扫描

45 / 63 格全链 0

单模板 4AKE,21 切点 × 3 角度;≤3 冲突 45/63。

案例

5 个案例:4 个 0,1 个 ≤3

AdK / PKA / ABL / CaM 全链 0;EGFR 残余 2 对。

多模板

4 / 5 模板 ≥40%

1ATP 例外:多链+抑制剂,只动 A 链。

实验对账

2 对改善;盲测 0/3 达阈值

AdK 5.30 vs 7.13;CaM 7.01 vs 10.83;MBP/GBP/HIV 盲测未达 0.5 Å;ABL 判不适用。

盲测报告 →

这些数字回答“我们做到过什么”,不回答“对任何目标都成立”。 单模板、单切点、无能量;实验对账只有 AdK 一例真正改善,且是“比模板更接近”,不是“命中实验”。

体系与领域(背景)

下面保留原有的体系介绍、蛋白质折叠、核心概念与数据。

体系介绍

KE几何引擎 · 体系介绍 60 秒:从「穷尽模拟不可达」到「几何构造三步」
…

蛋白质折叠

四个真实系统:从结构数据到构型构造,每一步都可复跑。

案例一 · AdK:按文档 6 步走完一次构造 取数据 → 叠合 → 螺旋参数 → 生成中间构型 → 网格与路径 → 态量
案例二 · Ras:按文档 6 步 取数据 → 叠合 → 两个开关的螺旋参数 → 生成中间构型 → 判据(新增接触/φ)→ 态量与路径量
案例三 · HIV-1:按文档 7 步(含底物接触与反向构建) 2.0118 < 2.1666 < L 形 3.88/3.92 ⇒ 两条 flap 得交替走
案例四 · 钙调蛋白:按文档 6 步(含判型与反解) 取数据与自检 → 判整段能否当刚体 → 定自由度(子段级)→ 逐段螺旋 → 构造 → 目标量与反解

核心概念

八个概念,构成这套体系的词汇表

01

构型

一个结构在几何上的整体形态;与坐标选取无关。

02

位姿

目标构型相对模板的刚体位置与朝向:R,t 或 轴+角。

03

截面

每个底点上取一组纤维值;构型在空间里的“取值方式”。

04

闭合

切点处主链断口回到肽键量级:C–N ≈ 1.33 Å。

05

全链冲突

全结构 2.5 Å 内的非局部原子对;跨段与段内一起数。

06

三态判词

可达 / 不可达 / 不可判;不可判必须带理由与动作码。

07

档位

按残余冲突分 0 / ≤3 / >3 三档结算,不评分。

08

复算

同一输入同一输出;PDB + 指标 + SHA256 + 边界。

应用方向

体系是主语,方向是宾语

已跑通

生命分子

四个真实蛋白:腺苷酸激酶、Ras、HIV-1 蛋白酶、钙调蛋白。已跑通构造、反解与定量对照。

生命不拟合 · 生命在约束下构建

开放合作

待立项

欢迎带着「给定目标 ⇒ 构造构型」的具体问题来谈;我们按同一套口径评估可行性。

可复核

我们给的不只是结论,是「能复跑」

下载数据

每个案例一份 case.json + 用到的结构文件。

复跑脚本

纯 numpy 的独立实现,跑完与期望输出逐项对照。

口径登记表

哪些是「约定」、哪些是「测量事实」,一页列清。

引擎能力

算子清单与契约门;不公开源码。

实验室与公司

数学构建计算实验室

以代数、几何、拓扑与计算为基本理念,做构型构建的方法与工具。

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