分子生成 / Molecule Generation

作用

分子生成页面使用 PocketXMol，根据已保存的口袋资产生成三维配体构象。生成结果会保存为可复用资产，可继续用于相互作用分析、对接和 FEP。

当前已接入并可用的是 基于口袋 de novo 生成 和 Fragment growing。

Scaffold hopping、Linker design 需要用户在分子里选择保留骨架、片段分组和连接锚点；页面尚未提供原子/锚点选择器，所以暂不开放提交。

前置条件

开始前需要在同一个项目里准备好：

• 蛋白资产：protein、prepared_protein 或 complex。
• 口袋资产：pocket，必须包含 center、box_size 和 pocket_structure。
• PocketXMol 模型：路径固定为 /modelhub/export/ms/huluxiaohuowa/pocketxmol/current，不要手动改到其他目录，否则 ModelHub 无法识别和更新。页面上的模型管理按钮会使用 ModelScope CLI 下载、更新或删除这个受管目录。

口袋资产应同时满足三类用途：

• Vina/AutoDock/Uni-Dock：使用 center 和 box_size 作为 docking box。
• PocketXMol：使用 center 和 generation_radius 作为生成区域。
• 可视化：使用 pocket_structure PDB 展示口袋附近残基。

页面字段怎么填

蛋白资产

选择当前项目中的蛋白或准备后蛋白。建议使用蛋白准备步骤输出的 prepared_protein，这样后续对接和 FEP 可以复用同一套受体资产。

口袋资产

选择蛋白准备页面或蛋白组件页面创建的 pocket 资产。口袋资产会提供：

• docking box：center + box_size
• PocketXMol 半径：generation_radius
• 口袋可视化：pocket_structure

如果没有可选口袋，需要先回到蛋白页面创建口袋资产。

参考配体 / fragment

从当前项目的 ligand / prepared_ligand / prepared_ligand_library 资产中选择，不需要手填 ID。

使用规则：

• 基于口袋 de novo 生成：可不选参考配体。
• Fragment growing：必须选择一个参考配体或 fragment 资产。

选择参考配体资产后，页面会加载该资产内的具体分子/构象，并在 参考分子 / 构象 下拉框中列出 #index、名称和 SMILES。预览框会显示当前选中的分子编号、名称、重原子数和 SMILES。

Fragment growing 当前采用“整个所选分子作为 fragment”的语义：worker 会读取所选资产中的指定分子/构象，保留它的全部重原子，再生成扩展部分。用户不需要知道原子序号，也不需要理解 SMILES 中的原子编号。

如果只想增长某个局部片段，应先在配体页面把该片段画成或上传成单独 ligand asset，再回到这里选择这个 fragment 资产。

模型管理

分子生成页面的模型管理卡会显示：

• 模型是否就绪；
• ModelHub 兼容路径；
• 已占用大小；
• 最新 snapshot；
• modelscope CLI 是否可用；
• 必要的 pocketxmol.ckpt 和 train.yml 是否存在。

按钮含义：

• 下载模型：当前模型不完整时，用 modelscope download --model huluxiaohuowa/pocketxmol --local_dir <snapshot> 下载，校验完整后切换 current。
• 更新模型：强制重新下载到新的 snapshot，校验完整后切换 current。
• 删除模型文件：删除 /modelhub/export/ms/huluxiaohuowa/pocketxmol 这个受管模型目录。不会删除 /modelhub 根目录或其他模型。

下载、更新和删除是全局模型操作，需要管理员权限。

生成模式

可提交模式：

• 基于口袋 de novo 生成：只使用蛋白和口袋，从口袋区域生成新分子。
• Fragment growing：使用参考 fragment/配体作为保留部分，在口袋环境中扩展新结构。

暂未开放模式：

• Scaffold hopping：需要选择要保留/替换的骨架部分。
• Linker design：需要选择两个或多个片段分组和连接锚点。

生成后的配体资产名称

建议写清楚靶点、口袋和参数，例如：

tutorial_1A2C_22A_PocketXMol_20

生成完成后会创建：

• 1 个 prepared_ligand_library：包含整批加氢后的 SDF、原始 SDF、口袋 PDB、报告和相互作用预览表。
• 多个 prepared_ligand：每个生成构象一个独立资产，可直接用于对接、FEP 和相互作用分析。

生成数量

控制总共要生成多少个候选分子。主要影响总耗时，对峰值显存影响较小。

批大小

GPU/显存敏感。批大小越大，单轮同时生成的分子越多，速度可能更快，但显存占用也更高。

建议：

• 8-12：更稳，适合先试跑。
• 20：默认批量，适合 16GB 以上 GPU。
• 50+：只建议在显存充足并确认口袋较小时使用。

采样步数

GPU/耗时敏感。步数越高，单个分子的生成时间越长。峰值显存变化通常小于批大小和口袋半径。

建议：

• 20：smoke test 或验证流程。
• 100：默认正式生成。
• 200+：更慢，适合需要更充分采样时使用。

PocketXMol 半径 Å

GPU/显存敏感。留空时使用口袋资产中的 generation_radius，或从 box_size 推导。

半径越大，模型看到的口袋区域越大，计算量和显存占用越高。一般不建议盲目放大；如果要覆盖更大的结合区域，应先确认口袋定义是否合理。

输出资产怎么使用

生成完成后，在分子生成页面打开结果，可以看到：

• 口袋附近残基
• 生成的三维配体构象
• 几何距离相互作用预览
• 生成的 library 资产和 SDF 内每个分子记录

后续使用方式：

• 相互作用分析：选择对应 pocket 或 prepared_protein 作为受体上下文，再选择生成出的 prepared_ligand_library，然后单选或多选其中的分子记录。
• 对接：在 docking 页面选择生成出的 prepared_ligand 或 prepared_ligand_library 作为配体资产。
• FEP：优先选择已经对接后的 docking_pose_library；也可以选择准备后的 ligand library 作为候选输入。

如果只是想查看口袋与生成构象是否匹配，优先在相互作用分析中选择生成时使用的 pocket 资产；如果要看全蛋白背景，则选择对应 prepared_protein。

已验证的 tutorial 例子

在 tutorial 项目中，已用 1A2C 口袋完成一次小批量生成：

• 项目：tutorial
• 输入蛋白：tutorial 1A2C receptor all-hetero-removed PDBQT-ready
• 输入口袋：tutorial 1A2C 22A ligand-site pocket
• 任务：tutorial PocketXMol smoke 3 ligands 20260728 retry3
• 输出：1 个 prepared_ligand_library，其中包含 3 条 SDF 分子记录
• 生成构象已加氢，资产 metadata 标记 prepared_for: docking, wa-dd, fep_md

Server6 Example：1TA2 口袋 de novo 生成

本例在 server6 的 Example 项目完成，输入为准备后 1TA2 thrombin 和 176 配体所在口袋。

操作步骤：

1. 进入“分子生成”。
2. 蛋白选择 Example 1TA2 receptor prepared ligand-removed。
3. 口袋选择 Example 1TA2 176 binding pocket。
4. 模式选择 基于口袋 de novo 生成。
5. 本例参数：生成数量 24，batch size 8，mean atoms 28，min atoms 10，sampling steps 100，PocketXMol 半径 12 Å，GPU cuda:0。
6. 保持 prepare_for_docking=true，提交后等待任务完成。

本次验证输出：

• 请求 24 个分子，成功 23 个。
• 输出资产：Example 1TA2 PocketXMol de novo generated ligands。
• 输出文件：generated_ligands_h.sdf。
• 生成 SDF 已显式加氢；页面会显示每个分子的 heavy / H 数量。

结果解读：

• PocketXMol 生成的是三维构象；启用 prepare_for_docking 后，worker 会在后处理阶段保存加氢 SDF。
• 分子生成本身没有 docking score；要比较分子优劣，需要把生成资产继续提交 Uni-Dock，得到 docking score 后再在配体处理或相互作用分析里排序。
• 如果生成资产在配体处理能看到但在相互作用分析看不到，先刷新页面并确认该资产类别是 ligand / prepared ligand / prepared ligand library。

常见问题

为什么 scaffold hopping / linker design 不能选？

这两个模式不是单靠“选一个配体资产”就能安全定义的任务。它们需要用户在 2D/3D 分子视图中点选：

• 哪些原子/片段要固定；
• 哪些原子/片段要替换或连接；
• linker 的连接锚点。

在原子/锚点选择器完成前，页面不开放这两个模式，避免生成任务语义不清。

为什么生成结果能在分子生成页看到，但相互作用分析里看不到？

需要确认两点：

1. 任务已完成并且输出资产已经刷新到当前项目资产列表。
2. 相互作用分析中选择了合适的受体上下文：生成结果建议选择对应 pocket，再选择生成出的 prepared_ligand 构象。

生成出的分子能直接对接吗？

可以。生成 worker 会把结果保存为加氢后的 SDF，并创建 prepared_ligand_library 资产。对接页面可以直接选择这个资产，worker 会在内部拆分每条 SDF 记录进行对接，输出仍是一个合并的 pose library SDF。

如果某个下游工具要求 PDBQT，则由对接/配体准备流程在提交时转换或校验，不需要用户手动改文件。