Anthropic 利用 Claude 首次解析噬菌体源 96 蛋白 Vault 结构，实现冷冻电镜建模提速数十倍

SmartHey11月5日消息，Anthropic 生物学研究团队今日宣布，借助其自研大模型 Claude，首次成功解析出源自噬菌体的原核生物 Vault（穹窿颗粒）三维结构——一种由96个完全相同的蛋白质组成的巨型囊泡状复合物。

该 Vault 颗粒总分子量约为9.5兆道尔顿（MDa），外形接近球形，尺寸为54.5纳米×47.5纳米，内部包裹体积较人类细胞中已知的Vault约大25%。这是全球首个被完整解析的含96拷贝蛋白的细菌源Vault结构。

Anthropic 构建了迄今首个涵盖96亚基构型的原核Vault三维结构数据库：Claude 全流程深度参与——从同源蛋白挖掘、DNA序列设计、纯化工艺优化到冷冻电镜数据处理，使关键纯化步骤由传统3天大幅压缩至90分钟，首个高分辨结构模型在34小时内完成，而常规流程通常需数周。

IT之家注：Vault 穹窿颗粒是细胞内最大的核糖核蛋白复合物之一，人类细胞中每个细胞约含1万个，典型尺寸约67纳米长、40纳米宽，自1986年发现以来，其确切生物学功能仍属未知领域。

研究团队在约150亿条预测蛋白序列中系统筛查主要穹窿蛋白（MVP）同源体，最终在29个细菌门与4个古菌门中识别出候选序列，并选取44种蛋白开展实验验证。

结果显示，其中7种蛋白可在大肠杆菌中自发组装成穹窿样颗粒；冷冻电镜进一步确认4种具备完整闭合结构——包括2种细菌来源和2种噬菌体来源的蛋白。

团队重点解析了噬菌体L05蛋白形成的Vault，分辨率高达3.2埃。该结构由96条L05肽链构成，每条含7个壁重复单元（人类MVP为9个），整体更紧凑、近球形，且腔体容积显著扩大。

研究人员进一步通过基因工程在L05中插入额外壁重复单元，构建出L05+2与L05+4变体。冷冻电镜证实：L05+2颗粒长宽均增加，内部体积再提升约20%，总容积较人类Vault扩大达50%。这表明壁重复单元数量可作为精准调控Vault尺寸的关键工程参数。

结构分析还在L05内壁发现一段未归属密度区域，计算建模提示辅酶A或其衍生物最可能为其天然配体。值得注意的是，人类Vault内壁亦结合NAD+等核苷酸类小分子，暗示穹窿腔面普遍具有小分子及伴侣蛋白结合功能。

Anthropic 构建了迄今首个涵盖96亚基构型的原核Vault三维结构数据库：Claude 全流程深度参与——从同源蛋白挖掘、DNA序列设计、纯化工艺优化到冷冻电镜数据处理，使关键纯化步骤由传统3天大幅压缩至90分钟，首个高分辨结构模型在34小时内完成，而常规流程通常需数周。

Claude 在本次研究中承担多项核心任务：大规模蛋白同源搜索、定制化DNA序列生成、色谱纯化条件优化，以及冷冻电镜图像去噪与三维重构加速。例如，团队开发的新型尺寸排阻色谱方案将纯化耗时从72小时缩短至90分钟；首个原子级结构模型在34小时内输出，效率提升超50倍。

研究也揭示了当前AI辅助科研的现实边界：某次实验中，Claude推荐的缓冲液添加剂意外干扰DNA转染，导致进程延误两周；另一次冷冻电镜处理中，模型跳过关键校准步骤，生成失真结构图，最终依靠人工复核与迭代监督得以修正。

Anthropic 构建了迄今首个涵盖96亚基构型的原核Vault三维结构数据库：Claude 全流程深度参与——从同源蛋白挖掘、DNA序列设计、纯化工艺优化到冷冻电镜数据处理，使关键纯化步骤由传统3天大幅压缩至90分钟，首个高分辨结构模型在34小时内完成，而常规流程通常需数周。

尽管结构已清晰解析，Vault在活体细胞中的真实生理功能仍未明确。此次原核Vault的发现，不仅提供了比人类系统更易操控的组装研究模型，更开辟了一条基于结构可编程性的新型蛋白纳米支架路径——L05及其工程化变体的全部坐标数据已公开上传至全球蛋白质数据库（PDB）。