ODesign: 생체분자 상호작용 설계를 위한 세계 모델

초록

생체분자 상호작용은 거의 모든 생물학적 과정의 기초를 이루며, 이들의 합리적 설계는 새로운 생물학적 기능을 프로그래밍하는 데 핵심적입니다. 생성적 AI 모델은 분자 설계를 위한 강력한 도구로 부상했으나, 대부분은 개별 분자 유형에 특화되어 있고 상호작용 세부 사항에 대한 정밀한 제어가 부족합니다. 본 연구에서는 전원자(全原子) 생성 월드 모델인 ODesign을 제안하며, 이는 전범위(all-to-all) 생체분자 상호작용 설계를 위한 것입니다. ODesign을 통해 연구자들은 임의의 표적에 대한 에피토프를 지정하고 다양한 등급의 결합 파트너를 정밀하게 제어하며 생성할 수 있습니다. 단백질 모달리티에서 엔티티, 토큰, 원자 수준 벤치마크 전반에 걸쳐 ODesign은 모달리티 특화 기준 모델들보다 우수한 제어성과 성능을 보여줍니다. 단백질을 넘어서 ODesign은 핵산 및 저분자 설계로 일반화되어, 기존에는 접근이 불가능했던 단백질 결합 RNA/DNA 및 RNA/DNA 결합 리간드와 같은 상호작용 유형을 가능하게 합니다. 다중 모달 생체분자 상호작용을 단일 생성 프레임워크 내로 통합함으로써, ODesign은 프로그램 가능한 설계가 가능한 범용 분자 월드 모델로 나아가고 있습니다. ODesign은 https://odesign.lglab.ac.cn에서 이용 가능합니다.

English

Biomolecular interactions underpin almost all biological processes, and their rational design is central to programming new biological functions. Generative AI models have emerged as powerful tools for molecular design, yet most remain specialized for individual molecular types and lack fine-grained control over interaction details. Here we present ODesign, an all-atom generative world model for all-to-all biomolecular interaction design. ODesign allows scientists to specify epitopes on arbitrary targets and generate diverse classes of binding partners with fine-grained control. Across entity-, token-, and atom-level benchmarks in the protein modality, ODesign demonstrates superior controllability and performance to modality-specific baselines. Extending beyond proteins, it generalizes to nucleic acid and small-molecule design, enabling interaction types such as protein-binding RNA/DNA and RNA/DNA-binding ligands that were previously inaccessible. By unifying multimodal biomolecular interactions within a single generative framework, ODesign moves toward a general-purpose molecular world model capable of programmable design. ODesign is available at https://odesign.lglab.ac.cn ,

ODesign: 생체분자 상호작용 설계를 위한 세계 모델

ODesign: A World Model for Biomolecular Interaction Design

초록

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