Untargeted tandem mass spectrometry (MS/MS) detects thousands of small molecules per biological sample, yet most go unidentified because they are absent from spectral libraries. These uncharacterized metabolites and natural products are precisely the compounds that matter for drug discovery, biomarker research, and exposomics. Computational de novo structure elucidation could close this gap, but almost all state-of-the-art methods assume the ground-truth molecular formula is known, an oracle that does not exist for genuinely novel compounds, whose formula must itself be predicted with substantial error. We present MARLIN, a de novo method that elucidates structures directly from a spectrum with no molecular formula at any stage. A self-supervised encoder predicts a molecular fingerprint from the raw peaks, and a block-diffusion language model generates candidate structures conditioned only on the fingerprint and the instrument-measured precursor mass. A mass-shell constraint, whose heavy-atom prune provably never excludes the true molecule, steers generation toward the measured mass without fixing the atom inventory, and candidates are accepted by exact parts-per-million mass agreement. A symmetric noise objective absorbs encoder error, and a candidate-diversity mechanism keeps the candidates from collapsing to a single structure. On the NPLIB1 benchmark, MARLIN reaches 16.9% Top-1 exact-match accuracy, higher than the formula-given baselines, and returns the closest candidate structures by structural distance and fingerprint similarity. It recovers the correct molecular formula as a byproduct about as often as a dedicated predictor without ever using one. MARLIN brings de novo structure elucidation to the discovery regime where the molecular formula is unavailable.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

MASS:IEEE International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems。 Explanation:移动Ad hoc和传感器系统IEEE国际会议。 Publisher:IEEE。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/mass/index.html
Nat. Commun. | 深度学习将大分子分解为独立的马尔可夫域
专知会员服务
17+阅读 · 2022年12月9日
MARS:为逆合成预测设计的基于motif的自回归模型
专知会员服务
10+阅读 · 2022年11月7日
多智能体强化学习(MARL)近年研究概览
PaperWeekly
39+阅读 · 2020年3月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
18+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
6+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
8+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
5+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
Nat. Commun. | 深度学习将大分子分解为独立的马尔可夫域
专知会员服务
17+阅读 · 2022年12月9日
MARS:为逆合成预测设计的基于motif的自回归模型
专知会员服务
10+阅读 · 2022年11月7日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员