化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
從分子生成到精準調控：AI技術“從零開始”設計蛋白酶
2025年03月01日 13:14:11
來源：化工儀器網 點擊量：14837
這項研究不僅代表了從頭設計酶的重大進步，也為開發更高效的催化劑開辟了新途徑，同時對理解和擴展酶的功能性具有重要意義。
在人類探索自然規律的進程中，人工智能(AI)技術的介入正引發科研范式的根本性變革。諾貝爾獎得主、美國華盛頓大學的大衛·貝克及其團隊發表了一篇突破性研究論文：他們首次利用人工智能(AI)技術，從零開始設計了具有復雜活性位點的絲氨酸水解酶。這項成就標志著酶工程領域的一個重要里程碑，表明現在人們有能力設計出具有天然酶活性的酶，并且這些人工設計的酶還具備實際應用潛力。
傳統方法在設計能夠催化特定化學反應的酶時，面臨巨大挑戰，主要是因為將活性位點整合到預先存在的蛋白質結構中時，往往會受到結構靈活性和活性位點預組織程度的限制，從而影響催化效率。盡管化學手段可以在一定程度上克服這些問題，但最初計算設計的酶效率仍遠低于天然酶。
研究團隊開發的靶向條件擴散模型(Target-conditioned Diffusion Model)，將腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族的三維構象特征編碼為潛在空間向量，通過逆向擴散過程生成具有特定結合特性的分子結構。這種“目標驅動”的生成方式，使模型在保持化學合理性的同時精準調控分子活性。
在針對TNFR1激動劑的開發中，AI生成分子庫的活性命中率高達18.7%，遠超傳統虛擬篩選的0.5%-2%。其中候選分子TCD-103在動物模型中顯示出對類風濕性關節炎的顯著療效，其結合自由能計算值(ΔG=-9.8 kcal/mol)較已知藥物提升32%。
此外，這種方法還在低通量篩選過程中發現了5種全新的酶折疊方式，這些方式不同于任何已知的天然絲氨酸水解酶中的折疊，極大地擴展了這一古老酶家族的結構多樣性。這項研究不僅代表了從頭設計酶的重大進步，也為開發更高效的催化劑開辟了新途徑，同時對理解和擴展酶的功能性具有重要意義。
當AI在藥物設計領域實現原子級精準操控，在酶工程中突破億萬年自然進化限制，我們正見證人類認知邊界的革命性拓展。這些突破不僅是技術層面的飛躍，更預示著科研主體從“人類中心”向“人機共生”的范式轉變。在可預見的未來，AI將協助人類探索那些曾經遙不可及的科學秘境，開啟科學發現的“超指數時代”。
相關研究成果Target-conditioned diffusion generates potent TNFR superfamily antagonists and agonists于近日發表于國際期刊《Science》。
參考資料來源：科技日報
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
日前，中國儀器儀表學會獎學金評審委員會按照《中國儀器儀表學會獎學金獎勵條例》，經嚴格認真的形式審查、初審、會評，共評出2025年度...2025-07-23 15:45:42
-
為推進智能微系統技術的規范化發展，《智能微系統測試流程總則》標準制定工作組正式成立。2025-07-23 15:21:54
-
《方案》圍繞“儲備一批、研發一批、上市一批”產品研發與更新體系，提出儲備創新需求、突破創新產品、上市創新產品等三項共計15條重點任...2025-07-23 14:47:01
-
南京農業大學動物科技學院動物科學類國家級實驗教學示范中心實驗儀器采購項目的預算為119萬元，項目編號為ZF20250373。2025-07-23 14:20:25
-
日前，北京市經濟和信息化局經綜合評估，現將2025年度北京市中小企業特色產業集群名單（見附件）予以公布，集群認定有效期為三年（20...2025-07-23 14:04:55
-
《報告》顯示，2024年我國人工智能產業規模突破7000億元，并連續多年保持20%以上的增長率。2025-07-23 11:10:38
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
