网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

一句话协助设计酶的突变方案,AI协助蛋白质工程自动化

0
分享至



编辑丨%

设计一种新的酶,很多时候并不是先有一个明确的计算公式。

经验丰富的蛋白质工程师可能只是观察一个酶的结构,随后他们的直觉开始运作:活性位点是不是太小了?把某几个氨基酸换掉,让口袋变大一些,会不会更适合体积更大的底物?又或者,让两个结构域之间稍微「松」一点,是不是能提高酶在低温下的活性?

想要验证这些想法的价值,往往需要一整套复杂的计算流程。9 月 10 日,发表于《Nature Computational Science》的「MutexaGPT: an intuition-to-design translator for physics-based enzyme engineering」,尝试让 AI 来完成中间这段翻译工作。

研究人员开发了一个名为 MutexaGPT 的多智能体系统:用户只需要用自然语言描述自己的蛋白质工程直觉,系统就能把它转换成物理模型和分子动力学模拟任务,自动运行计算、分析结果,最后给出可以进一步进行实验测试的突变方案。



论文链接:https://www.nature.com/articles/s43588-026-01049-y

自动化酶工程

酶是生命体系中的催化机器。

它们通过精确控制活性位点附近的空间结构、分子运动和化学环境,让特定反应更容易发生。因此,想改变一种酶的功能,本质上就是想办法找到一组新的氨基酸序列,使蛋白质仍能正确折叠,同时拥有希望得到的催化性质。

过去对于酶的调控往往需要研究人员自己调用不同的软件,再手动组织模拟与分析流程。而 MutexaGPT 所做的,就是自动化这个过程。

MutexaGPT 背后是一组彼此连接的 LLM 智能体。

用户首先通过聊天界面提出设计问题。QuestionAnalyzer 负责理解这个问题,并判断还缺少哪些必要信息;随后,WorkPlanningBoard 把科学问题转换成可以实际执行的计算工作流,包括选择相应的物理模型和模拟方案;计算完成后,ResultExplainer 再把结果重新转换成人能够理解的语言,并给出下一步可以测试的突变建议。



图 1:MutexaGPT 的设计。

回顾性测试

研究团队首先进行了一个回顾性测试。

他们让MutexaGPT处理一个经典问题:如何扩大酶的活性位点口袋,让它更容易容纳体积更大的底物?

系统根据已有的突变和活性数据建立设计约束,然后通过分子动力学模拟计算不同变体的活性口袋体积,并按照这个指标对候选突变排序。

结果是,排名前 10 的候选中有 4 个后来被此前的实验数据证明具有预期效果。

而在研究团队自己的原始论文中,这项任务最终取得了约 40% 的命中率,相对于基线方法实现约 4 倍富集。



图 2:MutexaGPT 引导腔体工程概述。

如果说,想要把科学家的设计直觉翻译成一个合适的物理指标,那这个测试中 MutexaGPT 确实自动完成了后面的计算筛选。

低温适应

研究人员提出一个关于低温适应的设计假设:对于某些双结构域酶来说,让两个结构域之间的距离增加,可能有助于提高低温环境下的功能。

MutexaGPT 根据这个假设筛选候选突变,最后排名最高的两个变体进入真实实验。



图 3:MutexaGPT 引导的冷适应双域淀粉酶连接子设计。

结果,两种突变都表现出了优于野生型的低温适应能力。原始研究进一步显示,其中表现最好的变体在 0°C 条件下的相关活性指标最高可达到野生型的 3.7 倍。

这些结果共同验证了 MutexaGPT 能够无缝地将统计学直觉转化为基于物理的模型,与实验工作流程集成,并实现以物理为基础的冷适应酶工程。

逐步接近的 AI 协作者

作为一种 AI 协作智能体,MutexaGPT 并非是一种能够直接预测酶催化性能的万能模型。它依赖的是一些可以计算的「替代指标」,比如活性口袋体积、结构域间距、结合能等。但这些指标和真正的催化功能之间,并不存在简单的一一对应关系。

现有的 LLM 仿真工具大多在助手层面运行,旨在简化领域专家的分子建模流程。相比之下,MutexaGPT 具备通常协作者应具备的功能。对于几乎没有计算建模经验的蛋白质工程师来说,MutexaGPT 虽然仍是一个辅助级系统,但具有成为酶工程协作者级智能体的可能。

相关链接:https://www.nature.com/articles/s43588-026-01052-3

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
中国4大长寿食物,豆腐排第4,第1很多人想不到,中老年要常吃!

中国4大长寿食物,豆腐排第4,第1很多人想不到,中老年要常吃!

马蹄烫嘴说美食
2026-10-26 12:05:26
韩国24岁男子200分钟殴打514次致28岁女友死亡,其称无法忍受女友说谎,死者21根肋骨骨折、主要脏器破裂,法医称“这是酷刑”

韩国24岁男子200分钟殴打514次致28岁女友死亡,其称无法忍受女友说谎,死者21根肋骨骨折、主要脏器破裂,法医称“这是酷刑”

扬子晚报
2026-10-26 17:11:06
小鹏新车官宣:10月29日,正式上市!

小鹏新车官宣:10月29日,正式上市!

科技堡垒
2026-10-26 11:33:17
曼联内讧炸锅!名宿爆料:多名队友不愿和 B 费同场

曼联内讧炸锅!名宿爆料:多名队友不愿和 B 费同场

一隅非生
2026-10-26 10:20:24
普京:这种说法过分了

普京:这种说法过分了

参考消息
2026-10-26 15:50:09
不知道大家发现没有?形势越来越严峻了,演习变成实战

不知道大家发现没有?形势越来越严峻了,演习变成实战

叶老四
2026-10-25 14:23:29
历史性的3-2!中国女足爆冷掀翻美国,世界杯乱了:直播平台如下

历史性的3-2!中国女足爆冷掀翻美国,世界杯乱了:直播平台如下

大秦壁虎白话体育
2026-10-26 07:01:13
酷派发布阔直板手机,售价999元起,原生支持微信8开!

酷派发布阔直板手机,售价999元起,原生支持微信8开!

电脑吧评测室
2026-10-24 01:58:02
法国女白左的自我反省:同理心和善良都被设计了

法国女白左的自我反省:同理心和善良都被设计了

南文视界
2026-10-26 13:58:36
大幂幂不是白叫的

大幂幂不是白叫的

草莓解说体育
2026-10-24 07:40:22
公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

只要高兴就好
2026-09-24 11:58:50
体坛乱了!张军被查牵出两大名将,现状如何了?

体坛乱了!张军被查牵出两大名将,现状如何了?

云景侃记
2026-10-26 09:32:15
15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

南方都市报
2026-10-25 18:40:27
问题干部被留置的第一天,你根本想象不到!

问题干部被留置的第一天,你根本想象不到!

细说职场
2026-10-26 11:12:19
塞尔维亚政坛一夜变天!武契奇爆冷落败!中国73亿欧元投资怎么办

塞尔维亚政坛一夜变天!武契奇爆冷落败!中国73亿欧元投资怎么办

余憁搞笑段子
2026-10-26 18:30:18
日本前首相石破茂谈福田康夫去世:必须以诚心诚意的态度珍视与中国的关系,这是他留下的教诲

日本前首相石破茂谈福田康夫去世:必须以诚心诚意的态度珍视与中国的关系,这是他留下的教诲

极目新闻
2026-10-26 15:08:48
普京痛批:说是俄罗斯煽动欧洲国家骚乱“过分了”,不过也司空见惯了,反正俄罗斯一直都被指责犯下各种“滔天大罪”

普京痛批:说是俄罗斯煽动欧洲国家骚乱“过分了”,不过也司空见惯了,反正俄罗斯一直都被指责犯下各种“滔天大罪”

扬子晚报
2026-10-26 16:53:03
50岁吉雪萍近况曝光!女儿去世已6年,三个儿子跟随富商老公生活

50岁吉雪萍近况曝光!女儿去世已6年,三个儿子跟随富商老公生活

夸大其词的说
2026-10-26 03:46:23
广东输上海12分!阿祖布克0分水货?谁注意卢卡表情动作,不把主帅战术放眼里

广东输上海12分!阿祖布克0分水货?谁注意卢卡表情动作,不把主帅战术放眼里

老吴说体育
2026-10-26 21:24:20
突发!500亿光伏上市公司实控人被批捕

突发!500亿光伏上市公司实控人被批捕

老杨说光伏
2026-10-26 15:27:40
2026-10-27 01:07:00
ScienceAI incentive-icons
ScienceAI
关注人工智能与其他前沿技术
1437文章数 238关注度
往期回顾 全部

科技要闻

苹果发iPad mini 8:5499元起售 配A20 Pro

头条要闻

外媒称"中印边境发生冲突印度指责中国军队" 中方回应

头条要闻

外媒称"中印边境发生冲突印度指责中国军队" 中方回应

体育要闻

13年后重回诺坎普,穆里尼奥又滑跪了

娱乐要闻

胡歌杨幂刘诗诗袁弘陈龙结伴去埃及

财经要闻

卢锋:全球失衡背后 大国博弈与多边治理

汽车要闻

云辇-M上车 第二代海豹07让驾驶者也能爱上的家用车

态度原创

教育
时尚
本地
数码
军事航空

教育要闻

L5寒·春|“空心人”泛滥,如何培养有内在力量的孩子?

秋天不要总穿一身黑,试试这几款蓝色单品,清爽高级又减龄

本地新闻

这么近,那么美,周末赴贺州丨大湾区后花园

数码要闻

热爱科技10月特别发布会:PANDAER与DreamGoGo上新多款AI新品

军事要闻

高清大图!歼-15红蓝对抗训练最新画面

无障碍浏览 进入关怀版