贝克实验室用 RFdiffusion 从头设计蛋白酶:135 个设计 36% 生效,加速逾 10^10 倍

华盛顿大学 Baker 实验室在 10 月 14 日背靠背发表两篇 Nature,用 AI 蛋白设计工具从头设计能定点切断肽键的蛋白酶。做法不是重新发明催化化学,而是把天然蛋白酶已验证的催化核心(锌活性位点、活化半胱氨酸亲核体)当作约束条件,用 RFdiffusion 重造其余蛋白骨架,再用 ProteinMPNN 填氨基酸序列。肽键在近中性水溶液中的半衰期以百年计,所以这本质上是「能不能把极高的反应壁垒人工降下来」的问题。
金属蛋白酶那篇(Computational design of metalloproteases):在肽底物结合口袋旁设计出水活化的锌活性位点,135 个设计里 36% 能在目标位点切开对应底物;最好的设计把肽键水解加速超过 10^8 倍,再加 4 个替换位点后超过 10^10 倍;团队用这套方法做出能选择性切开 TDP-43、β-淀粉样蛋白与血清淀粉样蛋白 A 的金属蛋白酶,加速倍数最高 10^9。
半胱氨酸蛋白酶那篇(De novo design of cysteine proteases):69 个设计里 13 个成功(19%),kcat/kuncat 最高 3×10^7;设计出的折叠与天然蛋白酶差异很大(TM 分数低于 0.50),6 个晶体结构与设计模型接近(Cα RMSD 小于 1 Å),说明这是真的新骨架而不是把天然酶改一改。两篇的分工是一套方法的两条催化路线,我按一个发布事件处理(理由见核验记录);实验数据我未逐图复算。
原文链接:Nature(两篇)/ 华盛顿大学
核验记录
两篇论文页均经 curl 直读 200:nature.com/articles/s41586-026-11167-2(Computational design of metalloproteases,508,022 字节)与 /s41586-026-11143-w(De novo design of cysteine proteases,459,986 字节),两页 dc.date / prism.publicationDate / citation_online_date(2026/10/14)/ JSON-LD datePublished(2026-10-14T00:00:00Z)四处同为 10-14;citation_author_institution 均为 University of Washington(Department of Biochemistry / Institute for Protein Design, Seattle),与 Ars Technica 报道的「主要来自 David Baker 实验室」一致。数字逐字取自两篇摘要:135 个设计 36% 生效 / >10^8 倍 / 四替换后 >10^10 倍 / TDP-43、β-淀粉样蛋白、血清淀粉样蛋白 A 最高 10^9 倍;13/69=19% / 3×10^7 / TM<0.50 / 6 个晶体结构 Cα RMSD<1 Å。合并成一张卡的依据:同实验室、同一天、同一方法链(RFdiffusion + ProteinMPNN)的两条催化路线,Ars Technica 亦按一个故事报道,拆开会产生两张高度重叠的卡片(R34)。⚠ 未逐图复算实验数据。发现通道:Ars Technica 10-14(JSON-LD datePublished 2026-10-14T17:10:15Z)。配图取金属蛋白酶篇 Fig1,裸请求与带站内 Referer 双 200 / PNG 596×685。
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