人工智能从头设计可切割特定靶蛋白的蛋白酶

美国华盛顿大学戴维·贝克团队联合多个人工智能工具，从头设计出可识别并切割特定蛋白序列的“分子剪刀”蛋白酶，相关论文2026年发表于《自然》。研究团队先利用RFD2-MI设计酶三维结构骨架，再用ProteinMPNN和EnhancedMPNN筛选氨基酸序列，并借助AlphaFold 3及分子动力学模拟验证预测结构，最终在细菌表达系统中测试设计候选。共筛选69个半胱氨酸蛋白酶设计，其中13个成功切开靶标；135个锌蛋白酶设计约36%实现切割。经AI进一步优化后，最佳锌蛋白酶切割速度提升30倍，一种半胱氨酸蛋白酶可在预设位点精确切割。部分工程化酶显示应用潜力：可切割与肌萎缩侧索硬化及部分痴呆相关的TDP-43蛋白、与阿尔茨海默病相关的淀粉样β片段，以及与系统性淀粉样变性相关的血清淀粉样蛋白A。尽管尚未进入人体临床试验，该成果证明AI不仅能生成蛋白结构，还可设计出具备识别和催化功能的新酶，为精准医学、生物技术和工业化学提供新路径。