点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:他们用AI破译蛋白质结构“密码”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

他们用AI破译蛋白质结构“密码”

来源:科技日报2024-10-10 10:33

  戴维·贝克(左)、德米斯·哈萨比斯(中)和约翰·江珀(右)因在蛋白质设计和蛋白质结构预测领域作出的贡献荣获2024年诺贝尔化学奖。

  诺贝尔奖官网

  10月9日,瑞典皇家科学院揭晓了2024年诺贝尔化学奖的归属。美国华盛顿大学科学家戴维·贝克因在蛋白质设计方面的贡献,荣获该奖项一半的奖金;另一半奖金则由谷歌“深度思维”公司创始人、英国科学家德米斯·哈萨比斯和该公司美国科学家约翰·江珀共享,以表彰他们在蛋白质结构预测方面的成就。

  诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出,今年的诺贝尔化学奖如同“双花并蒂”,他们一方面用计算软件构建出全新蛋白质结构,另一方面则基于氨基酸序列开发出名叫“阿尔法折叠2”的人工智能(AI)模型,实现对蛋白质复杂结构的预测。这两项科学突破携手开辟出巨大的可能性。

  从头设计全新蛋白质

  2024年诺贝尔化学奖“花落”蛋白质,是因为蛋白质对生命至关重要。没有蛋白质,生命就不可能存在。

  蛋白质如同生命体内的“能工巧匠”,以其独特的化学能力,编织出生命的多样性与复杂性。它们掌控并驱动生命体内所有的化学反应,这些反应共同构筑了生命的宏伟蓝图。同时,蛋白质可谓“千面女郎”,扮演着激素、信号物质、抗体以及身体组织构建者等多种角色。

  蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成,这些氨基酸如同组成生命的“积木”。2003年,贝克利用氨基酸“积木”,成功创造出一种前所未有的新蛋白质,开启了构建蛋白质的大门。构建全新蛋白质,被称为“从头设计”。而贝克团队构建氨基酸“积木”的功臣,是他们开发的名为Rosetta的计算软件。他们首先绘制了一种全新结构的目标蛋白质,然后从已知结构的蛋白质数据库中寻找与目标结构相似的短蛋白质片段;随后,Rosetta利用蛋白质能量图的基本知识,优化这些片段,给出了最终的氨基酸序列。

  此后,贝克研究小组不断发挥创意,创造出一系列富有想象力的蛋白质。这些蛋白质正在药物、疫苗、纳米材料和微型传感器等多个领域“大展拳脚”。

  为预测蛋白质结构,贝克团队2021年开发出“Rosetta折叠”模型,并被《科学》杂志评为2021年年度突破。2023年,基于“Rosetta折叠”的深度学习模型“RFdiffusion”问世。该模型能测试拥有不同结构元素的设计组合,并从头开始产生蛋白质。该模型还能执行不同的任务,设计氨基酸、寡聚体(多亚基聚体)、有治疗或工业应用前景的复杂结构。

  精准预测蛋白质结构

  在蛋白质的世界里,氨基酸以长链的形式相连,折叠成复杂的三维结构,赋予蛋白质重要功能。

  自20世纪70年代以来,科学家一直致力于根据氨基酸序列预测蛋白质结构,但这是一项极其艰巨的任务。因为有些氨基酸和其他氨基酸相互作用,有些氨基酸则具有疏水性。而且氨基酸链形成了复杂的形状,使精准确定蛋白质结构难上加难。

  AI模型“阿尔法折叠2”的横空出世,为解决这一萦绕在科学家心头50年的难题带来转机。

  2020年,哈萨比斯和江珀研制出“阿尔法折叠2”。在该模型的帮助下,科学家们已能预测2亿多种蛋白质的结构。

  自问世以来,“阿尔法折叠2”得到190个国家和地区200多万研究人员的应用。有了这一模型,研究人员能够更深入地研究抗生素的耐药性,并设计出能分解塑料的酶。

  今年5月,“深度思维”推出了“阿尔法折叠3”模型,用来帮助科学家更精确地针对疾病机制开发更有效药物。“阿尔法折叠3”能够更准确预测不同大分子之间复合物的结构,以及大分子、小分子和离子之间的相互作用。

  能够预测蛋白质结构并设计全新蛋白质,是科学赐予人类最美好的礼物之一。(记者 刘 霞)

  (科技日报北京10月9日电)

[ 责编:焦子原 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 基层一线党旗红丨党员在抗洪救灾一线

  • 辽宁遭遇强降雨 多地转移安置群众

独家策划

推荐阅读
延东煤层气田位于延长县和宜川县境内,是陕西省属企业探明的首个大型深层煤层气田,埋深超2000米,属典型的“自生自储”型深层煤层气藏。
2026-07-15 09:15
中国科学院院士、北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队发布了其首创的“化学重编程干细胞”技术的自主实验室应用——智能细胞化学重编程和克隆筛选平台。
2026-07-15 09:15
登记面积达37.7万平方公里,绿水青山有了自己的“户口本”。在生态产品价值实现机制方面,探索建立资源权益指标市场化交易机制、生态保护红线内建设用地腾退指标交易激励机制,实现成本共担、生态效益共享。
2026-07-15 09:14
对于我们抢占科技和产业制高点、牢牢把握发展主动权具有重要意义。发展未来产业,前瞻布局管方向、管长远、管全局,梯度培育管路径、管方法、管落实。
2026-07-15 09:14
在美丽乡村建设过程中,推广绿色生产技术、防治农业面源污染等工作的开展,都离不开专业人才
2026-07-15 09:13
国家气候中心预测,今年主汛期我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件偏多,东部地区涝重于旱,有南北两条多雨带,其中北方多雨带位于东北地区、内蒙古东北部、华北、华东北部等地。
2026-07-14 10:27
当前,我国传统产业正向着智能化、绿色化、融合化方向转型,这一过程迫切需要青年技能人才的加入。
2026-07-14 10:23
以生态环境高水平保护支撑经济社会高质量发展,须以绿色化引领数字化,以数字化赋能绿色化。
2026-07-14 10:20
据中国载人航天工程办公室消息,13日,将执行嫦娥七号任务的长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场。后续,该火箭将与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。
2026-07-14 09:23
2025年,中国汽车取得了三个“全球第一”:汽车产销全球第一,新能源汽车产销全球第一,汽车出口全球第一——中国汽车,已然领跑全球。
2026-07-14 09:22
“数”“绿”深度融合,推动形成具有良好辐射效应的绿色数字产业集群,实现规模效率变革。“数”“绿”深度融合,提高各创新要素和资源的投入产出比,实现全要素生产率变革。
2026-07-14 09:22
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
加载更多