엔비디아(NVIDIA)는 21일(현지시간) 워싱턴대 단백질설계연구소(Institute for Protein Design)와 공동 개발한 프로그래머블 단백질 설계 오픈 모델 'RFD4-Proteina'를 허깅페이스(Hugging Face) 블로그를 통해 소개했다. 이 모델은 바이오네모(BioNeMo) 계열로, 단백질 서열과 전원자(all-atom) 구조 생성을 하나의 모델에 통합했다. 기존에는 백본, 서열, 전원자 구조를 각기 다른 모델로 처리해 단계마다 정보가 손실되는 문제가 있었다.
플로 매칭과 오토인코더 결합한 RFD4-Proteina 구조
RFD4-Proteina는 플로 매칭(flow-matching) 모델과 오토인코더를 결합했다. 오토인코더는 아미노산, 당, DNA·RNA 뉴클레오타이드를 기준 원자 좌표와 화학적 특성을 담은 잠재 벡터로 표현한다. 플로 모델이 좌표와 벡터를 함께 생성하면 디코더가 이를 전원자 3D 구조와 서열로 풀어낸다.
단백질뿐 아니라 저분자, 핵산, 글리칸, 금속 이온, 인산화 같은 변형 아미노산이 포함된 분자 환경에서도 설계할 수 있다. 결합 대상이나 촉매 모티프 같은 제약 조건을 주면 그 주변에서 서열과 구조를 동시에 만든다.
'Thinking' 설정으로 설계 품질 조절
모델에는 LLM이 답변을 다듬는 방식과 비슷한 '씽킹(thinking)' 설정이 있다. 낮음·중간(기본)·높음 중에서 고르며, 단계가 높을수록 설계를 더 정교하게 다듬어 컴퓨터 필터 통과 확률이 오르는 대신 연산량이 늘어난다.
엔비디아에 따르면 24개 단백질 결합 대상 벤치마크에서 높음 설정의 RFD4-Proteina는 GPU 시간당 구조적으로 서로 다른 합격 설계를 76.40개 만들었다. 차순위 방법인 프로테이나-컴플렉사(Proteina-Complexa)는 13.24개였다. 합격 기준은 구조 예측 모델 재접힘 결과로, 바인더 pTM 0.80 이상, 최소 계면 PAE 1.5Å 이하, 백본 RMSD 2.5Å 이하다. 외부 평가기를 활용하는 보상 유도 탐색도 선택 기능으로 제공된다.
웹과 코드로 쓰는 단백질 설계 워크플로
사용자는 브라우저 기반 분자 편집기 '아톰웍스 스튜디오(AtomWorks Studio)'가 탑재된 스페이스에서 PD-L1 예시 등을 열어 핫스팟을 확인하고 바인더를 생성한 뒤 CIF 파일로 내려받을 수 있다. 전용 스페이스는 엔비디아 RTX PRO 6000 GPU에서 돌아가며 11월 4일 이후에는 유료로 바뀐다. 공유 자원 기반의 ZeroGPU 스페이스는 계속 무료다. 다만 생성 결과는 계산상 결과이며 실제 결합 여부는 실험 검증이 필요하다고 밝혔다.
코드로는 명령줄, 파이썬, 디퓨저스(Diffusers) 라이브러리로 실행할 수 있다. 리눅스 x86_64, 파이썬 3.12, CUDA 13 호환 드라이버가 필요하고 CUDA 12 빌드도 별도로 제공된다. 재현성을 위해 입력, 모델·소프트웨어 버전, 시드, 샘플링 설정, 하드웨어를 함께 기록하라고 권했다. 스페이스는 입력과 생성 설계 전체에 SecureDNA 바이오보안 스크리닝을 적용하며, 서열은 암호화돼 외부로 전송되지 않는다.
앤트로픽(Anthropic)과 아답티브(Adaptyv)가 후원하는 단백질 설계 대회의 오픈 트랙에도 이 모델을 쓸 수 있다. 후보 설계는 프로틴베이스(Proteinbase)로 제출한다.
