最近 ，中國科學技術大學教授劉海燕、副教授陳泉團隊采用數(shù)據(jù)驅(qū)動對策，明確提出一條最新的蛋白質(zhì)從頭設計路線 ，有關成效 2月9日以“用以 蛋白質(zhì)設計的以主鏈為核心的神經(jīng)網(wǎng)絡動能函數(shù) ”題寫發(fā)布于《自然》（Nature）雜志。 

蛋白質(zhì)是生命作用的主要執(zhí)行者，其結構與作用由氨基酸序列所決策。 目前，可以產(chǎn)生穩(wěn)定三維結構的蛋白質(zhì)幾乎所有是天然蛋白質(zhì)，其氨基酸序列是長期當然

最近 ，中國科學技術大學教授劉海燕、副教授陳泉團隊采用數(shù)據(jù)驅(qū)動對策，明確提出一條最新的蛋白質(zhì)從頭設計路線 ，有關成效 2月9日以“用以 蛋白質(zhì)設計的以主鏈為核心的神經(jīng)網(wǎng)絡 動能 函數(shù) ”題寫發(fā)布于《自然》（Nature）雜志。蛋白質(zhì)是生命作用的主要執(zhí)行者，其結構與作用由氨基酸序列所決策 。 

目前，可以產(chǎn)生穩(wěn)定三維結構的蛋白質(zhì)幾乎所有是天然蛋白質(zhì)，其氨基酸序列是長期自然進化產(chǎn)生。 在天然 蛋白結構作用不可以達到工業(yè)生產(chǎn)或醫(yī)療運用需求時，要想獲得特殊的功能蛋白，就需對其結構和序列開展設計。 

目前 ，國際性上報道的蛋白質(zhì)從頭設計工作中主要使用天然結構片段做為構建模塊來拼接 產(chǎn)生人力結構 。殊不知這類方式存有設計結果單一 、對主鏈 結構細節(jié)過度比較敏感等不足 ，限定了設計主鏈結構的層次性和可變性 。 

蛋白質(zhì)從頭設計中最艱難的問題是怎樣充分地探尋蛋白質(zhì)主鏈結構空間 ，發(fā)現(xiàn)新穎的、“高可設計性”主鏈 結構 ，目前 還缺少有關的系統(tǒng)性解決方法。

中國科大有關團隊長期深耕細作計算 結構生物學方位 的基礎研究和運用基礎研究。 劉海燕、陳泉團隊十余年來致力發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)驅(qū)動的蛋白質(zhì)設計方法，通過長期勤奮努力，創(chuàng)建并實驗認證了給出主鏈結構設計氨基酸序列的ABACUS模型，從而發(fā)展趨勢了能在氨基酸序列未確定時從頭設計全新升級主鏈結構 的SCUBA模型。

SCUBA采用 一種新的統(tǒng)計分析學習方法 ，根據(jù)核密度估計（或近鄰 記數(shù) ，NC ）和神經(jīng)網(wǎng)絡線性擬合 （NN ）方式 ，從初始結構數(shù)據(jù)信息中獲得神經(jīng)網(wǎng)絡方式的分析動能函數(shù) ，可以高保真音響地反映具體蛋白質(zhì)結構中不一樣 結構自變量間的高維相關分析，在不確定性序列的條件下，持續(xù)、普遍地檢索主鏈結構空間，全自動產(chǎn)生 “高可設計性”主鏈 。

理論計算和實驗證明 ，用SCUBA設計主鏈結構，可以提升只有用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結構的限定，顯著拓展 從頭設計蛋白的結構多元性 ，從而設計出有別于已經(jīng)知道天然蛋白的新穎結構。 

“SCUBA 模型 +ABACUS 模型 ”組成了可以 從頭設計具備全新升級結構和序列的人力蛋白詳細工具鏈，是RosettaDesign以外目前唯一 經(jīng)充實驗認證的蛋白質(zhì)從頭設計方法，并與之互為補充。 在該科學研究中，團隊展示 了9種從頭 設計 的蛋白質(zhì)分子的高分辨分子結構，他們的具體結構與模型設計一致，在其中 5種蛋白質(zhì)具備天然蛋白質(zhì)中并未觀察到的新式拓撲結構。

Nature審稿人覺得，“與現(xiàn)有方式不一樣 ，現(xiàn)有方式要不使用參數(shù)方程來敘述預定義螺旋結構的空間，要不根據(jù)片段 拼裝的方式 取決于已經(jīng)知道蛋白質(zhì)片段 。 

SCUBA 方式原則上允許大家探尋隨意主鏈結構，隨后填充序列 ，允許大家設計比大自然中觀察到的更普遍的蛋白質(zhì)幾何圖形結構 ”，“蛋白質(zhì)從頭設計依然具備趣味性，本工作上六種不一樣 蛋白質(zhì)的高像素設計是一項關鍵造就 ，表明此方式工作中優(yōu)良”，“本分析中報道 的取得成功設計總數(shù)之多讓人印象深刻，并給予了強大的直接證據(jù)，證明了基本技術性是魯棒的。 所采用的根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡的動能項是新穎的，由于他們描繪了更傳統(tǒng)式 的統(tǒng)計分析方法無法企及的多維特點 ，該方式具備充分的獨創(chuàng)性和應用性”。

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