蛋白质空间的巨大暗面自然进化仅探索了理论可能性的极小一角
来源：Chemical & Engineering News (C&EN) | 原文链接：点击查看原文 | 发布日期：2026年4月3日地球生命历经35亿年的漫长演化，孕育出了数以百万计形态各异的蛋白质。然而，这一切看似叹为观止的多样性，在理论可能性面前却显得极为微不足道。来自冲绳科学技术大学院大学（Okinawa Institute of Science and Technology，OIST）的一项最新研究揭示了一个令人深思的事实：自然界中存在的蛋白质序列，仅仅是理论上可能存在的功能性序列空间中极其微小的一个片段——而这种局限性，将深刻影响人工智能蛋白质预测工具的能力边界。蛋白质序列：无穷可能中的一隅蛋白质是生命活动的核心执行者，其多样性根植于氨基酸序列的无穷排列组合。从理论上来说，仅由20种天然氨基酸组成的蛋白质，其序列可能性近乎无限——即便是一条只有100个氨基酸的短肽，其理论序列数量也高达20的100次......阅读全文
蛋白质库的设计和筛选概率计算实验
蛋白质库的设计和筛选---概率计算 实验步骤 此节主要分为两个子节。在 3.1 节中，我们提出与库的设计与
简述蛋白质结构在药物设计中的应用
从基因组数据到新药物的过程分为2个部分：一是选择目标蛋白，二是选择合适的药物，药物分子必需与目标蛋白质分子紧密结合、容易合成且没有毒副作用。传统的药物设计通过筛选大量的天然化合物、已知的底物或配基的类似物（anaIogs）以及生物化学研究来确定前导物（Iead compounds），较少依赖目标
蛋白质库的设计和筛选—概率计算实验
此节主要分为两个子节。在 3.1 节中，我们提出与库的设计与表征相关的问题。在 3.2 节中，我们分析评价库的质量或者库的筛选结果的显著性。在前两节中，我 们给出了公式以及提供了数值范例，用示例来加以说明而没有给出详细的理论解释。完整的理论说明可以在注释（见 8.4 节）中找到。3.1 库表
蛋白质设计的概述和历史记录
在合理的蛋白质设计的目标是预测氨基酸 序列，将折叠到一个特定的蛋白质结构。尽管可能的蛋白质序列数量众多，并随蛋白质链的大小呈指数增长，但其中只有一个子集可以可靠且快速地折叠为一种天然状态。蛋白质设计涉及鉴定该子集中的新序列。蛋白质的天然状态是链的构象自由能最小值。因此，蛋白质设计就是寻找具有所选结构
中国科大设计高效蛋白质口袋生成算法
近日，中国科学技术大学认知智能全国重点实验室刘淇教授指导博士生张载熙和哈佛大学医学院Marinka Zitnik教授课题组合作，设计了一种基于图表示学习和蛋白质语言模型的深度生成算法PocketGen，生成与小分子结合的蛋白质口袋序列和空间结构。实验验证表明，PocketGen在生成成功率和效率方面
谷歌－DeepMind－推出－AlphaGenome：AI－破解－40－亿年－DNA－密码，开启基因组研究新纪元
基因组，宛如生命的蓝图，藏在我们每一个细胞之中。 这套完整的DNA指令集，主导着生命体从外观功能到生长繁殖的几乎每一个方面，甚至是对疾病抵御的能力。 2003年 ，人类基因组测序完成，让人类首次窥见了DNA的全貌。 然而，如何破译这些指令，一个微小DNA变异如何改变生命轨迹，至今仍是生物学
研究构建核小体结合蛋白在线数据库并揭示染色质调控新机制
染色质是真核细胞中DNA包装和基因表达调控的核心结构。核小体作为染色质的基本单位，与各种蛋白质的相互作用决定了基因表达的精确调控。理解核小体结合蛋白的结构特征和相互作用机制，对揭示表观遗传调控、疾病发生机制以及开发新型治疗策略具有重要意义。然而，传统实验方法在解析这些复杂相互作用时面临成本高、耗
国家空间科学中心脉冲试验的单粒子效应设计和应用
近期，针对国家重大科技专项中的国产宇航器件研制和航天型号器件应用遭遇的抗单粒子效应难题，中科院国家空间科学中心空间环境特殊效应实验室利用自主研发的脉冲激光单粒子效应实验装置开展了评估试验，为用户单位的设计工作提供了重要支持。 发挥脉冲激光装置扫描辐照、定点试验和便于现场精细检测
蛋白质结构和功能的基础模型
蛋白质设计程序使用在体内环境中驱动蛋白质的分子力的计算机模型。为了使问题易于解决，蛋白质设计模型简化了这些作用力。尽管蛋白质设计程序相差很大，但它们必须解决四个主要的建模问题：设计的目标结构是什么，目标结构允许什么样的灵活性，搜索中包括哪些序列，以及将使用哪个力场来分数序列和结构。目标结构蛋白质功能
手握7项世界专利，25岁博士生一作再发重磅研究
“Sometimes something wonderful happens to someone（美好的事情有时会发生在某个人身上）”。十多年前，还是初中生的姜凯议偶然从一本小说中读到了这句话，彼时的他没想到，这竟在多年后成为了他人生的真实写照。如今，25岁的姜凯议已是美国麻省理工学院（MIT）生
蛋白质内序列分析用肽段的分离与纯化实验
试剂、试剂盒 考马斯亮蓝 G 乙酸 甲醇 Achromobacter 胰蛋白酶 I 三氟乙酸 乙腈 2-丙醇
蛋白质内序列分析用肽段的分离与纯化实验
分子生物学中最重要的环节之一是对微量蛋白质进行分析，使对编码待研究蛋白的 cDNA 序列的克隆成为可能。为有效地做到这一点，通常需要知道蛋白质的内序列。在这一方面，肽段的有效分离是极重要的。本实验来源于蛋白质纯化与鉴定实验指南，作者：朱厚础。试剂、试剂盒考马斯亮蓝 G乙酸甲醇Achromobacte
蛋白质内序列分析用肽段的分离与纯化实验
试剂、试剂盒 考马斯亮蓝 G乙酸甲醇Achromobacter 胰蛋白酶 I 三氟乙酸乙腈2-丙醇仪器、耗材 SpeedVac 型旋转浓缩器Tween-20UltrafreeTM MC 滤器C18 反相 HPLC 柱实验步骤 材料与设备考马斯亮蓝 G(0.05% 的乙酸-20% 甲醇溶液）乙酸 (5
AlphaFold－3来了
5月8日出版的《自然》报道了AlphaFold 3能以较高准确率预测蛋白质与其他生物分子相互作用的结构。AlphaFold 3是该人工智能模型的最新迭代，准确率比之前的专用工具显著提升，该模型由谷歌DeepMind和Isomorphic Labs的团队研发。这一最新模型能够预测包含蛋白质数据银行（P
蛋白质三级机构预测－同源模型化法2
5、构建目标蛋白质的环区：在第2步的序列比对中，可能加入空位，这些区域常常对应于二级结构元素之间的环区，对于环区需要另外建立模型。一般也是采用经验性方法，从已知结构的蛋白质中寻找一个最优的环区，拷贝其结构数据。如果找不到相应的环区，则需要用其它方法。6、优化模型：通过上述过程为目标蛋白质U建立了一个
科学家利用神经网络设计全新蛋白质
美国麻省理工学院研究人员在新一期《应用物理学杂志》发表的论文中，将注意力神经网络与图神经网络相结合，以更好地理解和设计蛋白质。该方法将几何深度学习与语言模型的两种优势结合起来，不仅可预测现有蛋白质特性，还可设想自然界尚未设计出的新蛋白质。 蛋白质通过构建块的独特排列来执行大量生物任务。将这个几
科学家设计制造出跨膜蛋白质
美国华盛顿大学一个科研团队借助计算机设计，制造出了跨膜蛋白质，它可像天然膜蛋白那样形成多蛋白复合体，可应用在疫苗设计等领域。图片来源于网络 膜蛋白是生物膜中所含的蛋白质，嵌在细胞和细胞器的膜中。有些膜蛋白的两端暴露于膜的内外表面，被称作跨膜蛋白质。它们可作为物质跨膜转运的通道，许多药物设计将其
设计的蛋白质可在两种结构间切换
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/8/507185.shtm
设计的蛋白质可在两种结构间切换
美国华盛顿大学研究团队受晶体管启发，设计出了可在两种不同的完整结构之间切换的蛋白质，这些蛋白质有望在智能药物递送系统、环境传感等领域大显身手。相关论文发表于最新出版的《科学》杂志。研究人员将深度学习和基于物理的算法相结合，设计出了具有两种不同完整结构的定制蛋白质，确定了其结构，并测量了其运动方式。通
AI设计新蛋白质再现突破，生成在拓扑结构
《自然》杂志11日发表的论文描述了一项结构生物学新突破：一种能设计新蛋白质的深度学习方法，名为RoseTTAFold Diffusion（RFdiffusion）。其能生成各种功能性蛋白质，包括在天然蛋白质中从未见过的拓扑结构。 研究示意图（部分） 深度学习推动了蛋白质结构的预测和设计，但仍
蛋白质工程的结构、功能的设计和预测
根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据，可以预测一定氨基酸序列肽链空间结构和生物功能；反之也可以根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组等实验可以直接考察分析结构与功能之间的关系；也可以通过分子动力学、分子热力学等，根据能量最低、同一位置不能同时存在两个
科学家设计制造出跨膜蛋白质
据新华社电 美国华盛顿大学一个科研团队借助计算机设计，制造出了跨膜蛋白质，它可像天然膜蛋白那样形成多蛋白复合体，可应用在疫苗设计等领域。 膜蛋白是生物膜中所含的蛋白质，嵌在细胞和细胞器的膜中。有些膜蛋白的两端暴露于膜的内外表面，被称作跨膜蛋白质。它们可作为物质跨膜转运的通道，许多药物设计将
我国科研团队提出约束公共不变子空间新概念
记者23日从兰州大学获悉，该校信息科学与工程学院阎石教授课题组在复杂系统建模与控制研究中取得新进展。相关成果发表于控制领域国际期刊《IEEE自动控制汇刊》。当下，经典不变子空间概念已广泛应用于线性时不变系统的模型辨识与降阶、可控性与可观性分析，以及状态反馈与观测器设计等领域。然而，不变子空间仅能表征
我国科研团队提出约束公共不变子空间新概念
记者23日从兰州大学获悉，该校信息科学与工程学院阎石教授课题组在复杂系统建模与控制研究中取得新进展。相关成果发表于控制领域国际期刊《IEEE自动控制汇刊》。 当下，经典不变子空间概念已广泛应用于线性时不变系统的模型辨识与降阶、可控性与可观性分析，以及状态反馈与观测器设计等领域。然而，不变子空间
诺奖团队最新Science论文：利用AlphaFold2发现Cas13的祖先，并解析其结构和功能
在这项研究中，研究团队构建了一个自动化结构检索管线，该管线将基于人工智能的检索方法的速度与传统结构比对程序的灵敏度相结合。 2024年7月18日，2020年诺贝尔化学奖得主、CRISPR基因编辑技术奠基人之一的 Jennifer Doudna 教授在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题
资深药企人DerekLowe抨击AlphaFold：靠结构预测做药纯属自嗨
DeepMind近日公布了AlphaFold的最新进展：已预测出超过100万个物种的2.14亿个蛋白质结构，几乎涵盖了地球上所有已知蛋白质，再次刷新了我们对它的期待。AlphaFold 2横空出世时的热烈场景重现，再次在国内外的社交媒体上引发热议。但作为“圈内人”的生命科学领域研究者们，对Alpha
蛋白质工程领域的重大突破——－AI模型设计六种性能更优蛋白质
人工智能（AI）蛋白质设计正在走向“更快、更好、更强”。美国麻省总医院布莱根分院和贝斯以色列女执事医疗中心团队开发了一款名为EVOLVEpro的AI工具，被认为是蛋白质工程领域的一项重大突破。团队在最新一期《科学》杂志上展示了通过该工具设计的6种具有不同用途的蛋白质，证明了EVOLVEpro能够
邹鹏团队报道基于荧光成像的蛋白质定向进化方法
近日，北京大学化学与分子工程学院、合成与功能生物分子中心、IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心邹鹏课题组（博士生林畅为第一作者）在 Cell 子刊 Cell Reports Methods 上发表了题为：Functional imaging-guided cell selecti
利用蛋白质定向趋异进化策略在羟基酪醇生物合成
在自然界中，具有混杂催化功能的蛋白质在自然选择的压力下能够趋异进化为活性更高或功能更专一的不同蛋白质。将趋异进化概念应用到蛋白质的定向进化工程改造中，能够将天然蛋白改造成为底物专一性各不相同的多种蛋白。定向趋异进化即是在定向进化和趋异进化理论上建立的一种重新设计酶的催化功能的蛋白质工程学方法。
利用蛋白质定向趋异进化策略在羟基酪醇生物合成
在自然界中，具有混杂催化功能的蛋白质在自然选择的压力下能够趋异进化为活性更高或功能更专一的不同蛋白质。将趋异进化概念应用到蛋白质的定向进化工程改造中，能够将天然蛋白改造成为底物专一性各不相同的多种蛋白。定向趋异进化即是在定向进化和趋异进化理论上建立的一种重新设计酶的催化功能的蛋白质工程学方法。