作者： 澎湃新闻 曹年润|
发布时间：2025-02-18 09:23:23
诺奖得主利用AI在酶设计领域取得重大突破
摘要
2024年诺贝尔化学奖得主之一、David Baker团队通过结合两项AI模型，成功从头设计了能够催化多步骤化学反应的酶。这一突破不仅为酶设计领域带来了新的思路，还为未来开发降解塑料的酶和探索功能酶的治疗潜力奠定了基础。
正文
AI在蛋白质设计中的进展
近年来，人工智能（AI）在蛋白质设计上取得了显著进展，但完全从无到有地设计蛋白质仍然面临巨大挑战。David Baker团队通过巧妙结合两项AI模型，成功从头设计了能够催化多步骤化学反应的酶。
酶设计的挑战与突破
酶是生命体中高效催化化学反应的“分子机器”，设计能够催化任意化学反应的酶具有广泛的应用前景。然而，多步骤催化反应的酶设计始终是一项巨大挑战。天然酶可以催化多个步骤的反应，但此前通过AI从头设计的酶，通常在反应的第一步之后就会停滞。
研究方法与技术
David Baker团队利用AI从头设计了具有复杂活性位点的丝氨酸水解酶。丝氨酸水解是一个四步化学反应，包括破坏分子之间的酯键。团队首先利用2023年发表的重磅模型——RFdiffusion，解决了活性位点的排布问题。接着，他们使用另一个深度学习模型——PLACER来解决这些位点的预组织问题。
实验结果与未来展望
通过这两种模型的结合，研究团队从头设计的酶完成了丝氨酸水解的所有4个步骤，催化效率提升了6万倍。不过，研究也指出，这项设计目前仅是一项概念验证实验，与天然酶相比，效率还有很大的提升空间。
结论
David Baker团队的研究为酶设计领域带来了重大突破，并计划在未来开发能够降解塑料的酶和探索人工智能制造的其他功能酶的治疗潜力。长期目标是能够通过构建合适的酶来降解人体内的任何蛋白质，这将催生新的、更精确的疗法，甚至能够应对目前无法触及的治疗目标。
重要性：
- 酶设计突破：从头设计酶的催化效率提升6万倍。
- 未来方向：开发降解塑料的酶和探索功能酶的治疗潜力。
- 长期目标：通过构建合适的酶来降解人体内的任何蛋白质，推动新疗法的诞生。
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