生物|Science：蛋白质设计大神+顶级AI算法，结构生物学新时代开启生物|学术|投稿

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图片来源@视觉中国

文丨学术头条，作者丨朱哼哼，编审丨王新凯

长期以来，如何快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，在生命科学领域一直是一个难题。而人工智能技术的快速发展，让生命科学研究者看到了希望。
2020 年 11 月 30 日，由 DeepMind 公司开发的人工智能程序AlphaFold 2，在蛋白质结构预测大赛 CASP14 中，对大部分蛋白质结构的预测与真实结构只差一个原子的宽度，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平，这是蛋白质结构预测史无前例的巨大进步。
随后，来自华盛顿大学蛋白设计研究所以及霍华德休斯医学研究所的 David Baker 教授带领的研究人员，研发出了一款完全免费的、新的深度学习工具 RoseTTAFold，不仅拥有媲美 AlphaFold2 的蛋白质结构预测超高准确度，而且更快、所需计算机处理能力更低。
现在，David Baker 教授带领的研究团队，进一步将 AlphaFold 2 与 RoseTTAFold 相结合，成功用于蛋白质-蛋白质复合物结构的预测。
在对 830 万对酵母蛋白质进行了筛选后，他们识别出了 1505 种可能的蛋白质相互作用，发现了 106 个全新蛋白质复合物以及 806 个全新的蛋白质复合结构。这些新的复合物拥有多达 5 个结构亚型，在真核生物细胞的几乎所有重要生命活动中发挥着重要作用，为全面了解蛋白质的生物学功能打下了坚实的基础。

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相关研究以“Computed structures of core eukaryotic protein complexes”为题，发表在最新一期的 Science 杂志上。
蛋白质相互作用的意义蛋白质作为构成人体组织器官的支架和主要物质，在人体生命活动中起着重要作用。许多生命活动是以蛋白质分子的结合和解离来实现的，细胞的各种重要生理活动，细胞对外界环境及内环境作用的反应等，均是以蛋白质间相互作用为纽带，形成信号转导网络系统。

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图 | 复杂的细胞结构（来源：Pixabay）
所谓蛋白质相互作用，是指两种或以上的蛋白质结合的过程，通常旨在执行其生化功能。在细胞中，大量蛋白质元件组成分子机器，透过蛋白质相互作用执行细胞内重要的分子过程，例如：
（1）遗传功能，如 DNA 复制等常常需要相应的蛋白质间相互作用参与；
（2）细胞间信号传递途径也离不开蛋白质的相互作用；
（3）蛋白酶——蛋白质底物间的相互作用，与生物的催化反应密切相关；
（4）蛋白质的相互作用对于整合如 RNA 多聚酶或对多成分酶促反应，也有至关重要的影响。