Anthropic用Claude解析96蛋白穹窿结构

驱动中国11月5日消息，Anthropic今日宣布，其生物学研究团队利用Claude完成一项结构解析工作，首次获得原核生物相关Vault（穹窿颗粒）的三维结构。该研究涉及一种来自噬菌体的蛋白质，可组装为包含96个相同蛋白质副本的完整Vault颗粒，总分子质量约为9.5兆道尔顿（MDa），内部包裹体积比人类细胞中的同类结构大约25%。

Vault是细胞内较大的核糖核蛋白颗粒之一。人类细胞中约含1万个Vault，典型尺寸约为67纳米长、40纳米宽。该结构于1986年被科学家首次发现，但约40年来其生物学功能尚未明确。

研究团队在约150亿个预测蛋白序列中检索主要穹窿蛋白（MVP）的同源物，在29个细菌门和4个古菌门中找到候选序列，并选取44个蛋白进入实验室测试。结果显示，其中7个在大肠杆菌中表达的蛋白可组装为穹窿样颗粒；冷冻电镜确认4个候选物具有完整闭合结构，其中两个来自细菌，两个来自噬菌体。

团队重点解析了噬菌体来源的L05蛋白，结构分辨率达到3.2埃。L05穹窿由96条蛋白链组成，每条链包含7个壁重复序列；人类MVP则具有9个壁重复序列。L05颗粒长54.5纳米、宽47.5纳米，外形更接近球形，内部体积比人类穹窿大约25%。

在此基础上，团队向L05中插入额外壁重复序列，得到L05+2与L05+4变体。L05+2的冷冻电镜结构显示，颗粒长度和宽度均有所增加，内部体积再增约20%，总容积比人类穹窿大约50%。这一结果说明，壁重复序列数量可作为调控穹窿尺寸的工程手段。

结构分析还在L05内壁发现一段未能归属的密度。计算搜索提示，辅酶A或其衍生物可能是最可能的配体。人类穹窿内壁同样结合NAD+等核苷酸类分子，提示穹窿腔内面可能是结合小分子与伙伴蛋白的区域。

Claude参与了蛋白搜索、DNA序列设计、纯化流程优化以及冷冻电镜数据处理。传统穹窿纯化方法约需3天，团队开发的尺寸排阻色谱方案将时间缩短至约90分钟。首个完整结构模型在34小时内生成，而常规分析预计需要数周。

研究过程也显示AI存在局限。在一个实验方案中，Claude建议的添加剂干扰了DNA递送，导致研究延误两周；在冷冻电镜数据处理中，Claude跳过标准步骤后生成不准确结构图，团队通过更密切监督修正问题。

尽管三维结构已被解析，穹窿颗粒在活细胞中的实际功能仍未确定。原核穹窿的发现为研究组装机制提供了更易操作的实验体系，也为货物封装提供了尺寸可调的蛋白支架。L05及其工程化变体的结构数据已存入蛋白质数据库。