EnzSub

让训练期的底物信息,进入只由序列生成的酶表示。

蛋白质语言模型 / CPT / LoRA / 表示学习

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序列相似,
功能未必相同。

酶的序列同源性与催化身份并不总是一致。通用蛋白质语言模型仅依赖序列学习,可能把近缘但催化反应不同的酶排列得更近。

EnzSub 将酶–底物关系作为训练监督:持续预训练适应酶序列分布,底物感知训练引入化学约束,再检查表示是否能支持不同的功能与性质预测任务。

底物参与训练;下游提取酶表示时,只需要氨基酸序列。酶–底物特异性任务的下游读出仍使用底物特征,不能与酶编码器的输入要求混淆。

两类监督,
四种表示。

先适应酶序列,再引入底物监督。通过四状态对照,分开考察两种训练信号的作用。

CPT 使用 1,022,914 条训练酶序列;SUB 使用 17,058 条实验支持的酶–底物关联,覆盖 6,438 个酶与 5,477 个底物。

通用 PLM

ESM-2 / ProtBERT-BFD

CPT

酶序列持续预训练

SUB

底物监督 + LoRA

冻结表示

由序列生成酶表示

底物监督如何进入模型

冻结编码器原始参数,在注意力 Query / Value 投影中加入 LoRA。酶–底物对比学习、理化偏好回归与底物类型分类共同训练酶侧表示。

训练之后如何比较

比较 Base、CPT、Base-SUB 与 CPT-SUB。下游冻结蛋白质表示,采用固定任务读出与对应评价协议,避免把模型结构变化混入表示比较。

查看训练目标与任务路由

三项损失的权重分别为:理化偏好回归 0.15、底物类型分类 0.05、酶–底物对比学习 0.80。ESM-2 650M / 3B 的 LoRA 秩为 16,ProtBERT-BFD 为 4。

最终任务路由只在共享 CPT 起点的 CPT 与 CPT-SUB 间选择,并在训练侧验证中预先固定:EC、ESP、pH 使用 CPT-SUB;Tm、活性位点使用 CPT。这里的路由是固定任务级选择。

训练收益,
随任务而变化。

EC、ESP 与 pH 的变化,与 Tm 和活性位点并不相同。切换任务与骨干模型,查看四种表示的具体表现。

MCC越高越好
EC 分类,ESM-2 3B,NEW-392Base 0.5637,CPT 0.5622,Base-SUB 0.6090,CPT-SUB 0.6256。MCC 越高越好。00.250.50.7510.56370.56220.60900.6256BaseCPTBase-SUBCPT-SUB

CPT-SUB 相比 Base,MCC 增加 0.0618。

确定性评估 · n = 1

查看数值与数据来源
EC 分类 · ESM-2 3B · NEW-392
训练状态MCC标准差重复次数
Base0.5637—1
CPT0.5622—1
Base-SUB0.6090—1
CPT-SUB0.6256—1

来源:EnzSub Source Data,Fig.3a。图中误差线为已有结果的标准差,不代表置信区间。所有对比均在同一骨干模型与任务条件内进行。

当前展示五类任务的主指标,共 72 个结果。数据整理日期:2026-10-14。

这也是保留 CPT 与 CPT-SUB 两种表示的原因:底物监督改善了反应相关信息,部分性质任务更适合 CPT。选择依据来自训练侧验证,而非测试集上的事后挑选。

只替换表示,
接入已有系统。

在 ReactZyme、UniKP 和 Seq2Topt 中,替换蛋白质表示,保留原框架的非蛋白质输入、任务头、划分与训练流程。Seq2Topt 另用输入投影适配维度。

MAP均值 ± 标准差

10 个共享随机种子;测试候选集:1,573 个反应。

ReactZyme 酶到反应检索:EnzSub-0.6B 的 MAP 均值由 0.2861 提高至 0.4361。

查看数值与逐次数据
ReactZyme · 酶到反应
表示均值标准差n

来源:EnzSub Source Data,Fig.5d_bootstrap。

误差线为样本标准差。随机种子与交叉验证折是不同重复单位;此处不把均值差写成统计显著性,也不把训练侧验证写成独立测试。

下载全部逐次数据

ReactZyme 提供较明确的受控替换收益;UniKP 与 Seq2Topt 说明不同预测器能够使用 EnzSub 表示。它们采用不同评价协议,结果分别阅读。

我的工作

提出方法,编写训练与评估代码,并完成数据整理、两阶段训练、下游实验和结果分析。

方法与实现酶域持续预训练、LoRA 底物感知训练、三项监督目标与四状态对照。

实验与分析五类下游任务,功能冲突排序、底物近邻一致性,以及已有框架中的受控表示替换。

复现与写作整理实验配置、公开代码与模型产物,绘制图件并撰写论文初稿。

职责依据当前稿件的作者贡献声明整理;研究设计与团队共同完成。

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