一、課程內(nèi)容

第一天

蛋白質結構及分子動力學基礎

a）蛋白質設計概述

b）蛋白質結構基礎

pdb文件格式詳解

數(shù)據(jù)庫詳解

同源建模

c）分子動力學基礎

分子-蛋白對接

蛋白-蛋白對接

可視化軟件pymol使用

AMBER分子動力學模擬

高斯加速分子動力學模擬

模擬軌跡RG,RMSD,RMSF,二級結構變化，PCA分析

MM-GB/PBSA方法計算結合自由能

實踐范例: 蛋白和小分子配體的分子動力學模擬

第二天

機器學習與深度學習基本知識

a）經(jīng)典模型

線性及非線性映射：線性回歸、邏輯回歸

聚類：K-近鄰聚類

核方法：支持向量機

樹方法：決策樹、隨機森林

神經(jīng)網(wǎng)絡：多層感知機

機器學習藥物篩選分類案例實操

b）深度學習

深度神經(jīng)網(wǎng)絡DNN

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡CNN

循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡RNN

深度學習常用的loss介紹

模型評估與優(yōu)化方法

評估指標：準確率、召回率、F1分數(shù)等

優(yōu)化方法：正則化、Dropout等

超參數(shù)調(diào)優(yōu)

超參數(shù)對于模型的影響

網(wǎng)格搜索、隨機搜索

基于蛋白和分子圖結構的深度學習案例實操

c）前沿架構原理及實操

Transformer

BERT

GPT

ViT

第三天

蛋白結構預測及其下游應用

a）蛋白結構預測背景介紹

b）Rosettafold和alphafold

AF和AF2的差異與創(chuàng)新

AF3的差異與創(chuàng)新

Alphafold使用詳解

AlphaFold 3和AlphaFold 2的區(qū)別（包含實踐示范：如何使用AlphaFold 3大模型開源服務器進行蛋白質結構預測以及相互作用預測）

Rosettafold詳解

c）基于Alphafold的下游應用

基于AF的蛋白-蛋白對接/蛋白-多肽對接

利用AF2做多構象預測和功能發(fā)現(xiàn)

基于AF2的環(huán)肽設計

d）trrosetta幻想設計

e）基于ProteinMPNN的蛋白質設計

MPNN模型簡介

設計流程

方法比較

第四天

蛋白質的從頭生成模型

a）擴散模型

b）RFdiffusion實現(xiàn)蛋白結構設計

蛋白Binder生成

蛋白骨架設計

單體蛋白從頭生成

多聚體蛋白從頭生成

RoseTTAFold All-Atom大模型的介紹

c）Chroma的基本構架與實現(xiàn)

蛋白構象空間全空間采樣

d）ProteinGenerator蛋白質骨架與序列設計

與rfdiffusion的異同

e）蛋白設計案例實操

第五天

lecture5 蛋白大語言模型的應用

a）ProGEN與ProGEN2

模型構架講解

與基于結構方法的比較

性能與改進

b）ESM-fold

ESM-fold的基本架構

ESMfold網(wǎng)絡講解

ESMFold大模型的實操

與alphafold方法的對比

ESM-fold的性能評估

c） 基于大語言模型的下游應用

孤兒蛋白結構的預測

大型蛋白復合物結構預測

d）多肽設計概覽

基于RFdiffusion實現(xiàn)多肽設計

基于AF2的環(huán)肽設計

e）妙用ChatGPT

GPT直接用于生物體系的探索

二、學習目標

這一課程旨在為學生提供深度學習與蛋白質設計領域的全面知識。通過講授深度學習的基本概念和前沿技術，學生將理解深度學習在生物信息學特別是蛋白質設計中的具體應用。學生將了解如何使用主流深度學習框架PyTorch進行模型構建與優(yōu)化，并通過實踐操作掌握蛋白質結構預測、蛋白質功能預測和分子對接等關鍵技術。課程將介紹AlphaFold等先進模型，并探討其在藥物發(fā)現(xiàn)中的重要性。同時通過多肽設計、逆向中心法則等專題，學生將全面了解從功能推導結構和從零開始設計蛋白質的策略。

三、講師介紹

授課老師來自清華大學，科研上致力于計算生物學及生物信息學研究，主要關注深度學習方法（特別是大模型）在生物醫(yī)學中的應用。除了在清華大學的科研工作外曾在斯坦福大學進行過深度學習預測蛋白質-DNA結合的工作，也曾參與微軟研究院蛋白質-小分子大模型相關研究。以第一作者/共同一作在SCI期刊發(fā)表研究論文數(shù)篇，還曾擔任Plos Computational Biology等國際知名期刊的審稿人。

四、授課時間

2024.10.12-2024.10.13

全天課程（上午9：00-11：30下午13：30-17：00）

2024.10.15-2024.10.16

晚上授課（晚19：00—晚22：00）

2024.10.19-2024.10.20

全天課程（上午9：00-11：30下午13：30-17：00）

五、報名費用及福利

公費價：6380元? ? ? 自費價：5880元