物理学家使用人工智能来寻找迄今为止最复杂的蛋白质结( 二 ) 编辑|萝卜皮计算机人工智能系

该团队已经观察到包括甲基转移酶和碳酸酐酶在内的多个实例，其中含有复合三叶结（31#31）的蛋白质与每条链中具有一个三叶结的已知打结同源二聚体同源。
经过验证，复合三叶结可以认定为俗称的「奶奶结」。复合结的手性与先前报告甲基转移酶和碳酸酐酶中单个三叶结的正手性的结果一致。研究人员在两个不同的蛋白质家族和两种结构变化中观察到了相同的现象，他们认为这是一种产生复合结的潜在机制。

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图示：蛋白质Q313J9（甲基转移酶）中六交叉复合结的3D结构（上）和简化表示（下）。（来源：论文）

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图示：蛋白质P54212（碳酸酐酶）的3D结构（上）和简化表示（下）。
蛋白质中的第一个71-结
下图描述了蛋白质P73136和Q9PR55 ，其长度分别为112和89个氨基酸。两者都没有特征，使用PDBeFold无法识别可能的同源物。然而，它们具有48%的序列同一性和71%的二级结构匹配，这表明它们可能是同源物。
蛋白质Q9PR55包含最复杂的结，一个71-结，迄今为止已知在残基27和83之间有一个打结的核心。蛋白质P73136的类似结构包含一个51-结，在残基45和94之间有一个打结的核心。以前没有观察到这两种蛋白质具有不同的非平凡拓扑结构的这种同源物对。
仔细观察会发现，蛋白质Q9PR55更复杂的拓扑结构是由一个引入额外缠绕的蛋白质片段引起的；71环面结本质上是一个51环面结，在环面上有一个额外的缠绕；两个结都具有正手性。

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图示：蛋白质P73136（左）和Q9PR55（右）的结构和拓扑结构。（来源：论文）
新的51和52结
该团队发现了两个以前未知的具有五个基本交叉点的结，包括第一个51-结。

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图示：蛋白质A0A0K0IQS9（左）和C1GYM9（右）的结构和拓扑结构。（来源：论文）
准确性测试
由于该发现的新颖性，通过独立方法进行验证将很重要。在实验研究之前，研究人员应用正交计算工具ERRAT来评估预测的打结结构。 ERRAT算法评估C、N和O原子之间的非键合接触模式，并与高分辨率结构进行统计比较。通过与AlphaFold（和其他预测方法）中使用的指标不同，它提供了独立的评估。
研究人员在打结结构集上运行了ERRAT 。剔除某些模型中偶尔出现的扩展末端，所有测试的模型都显示出良好的分数；所有蛋白都有>90%的蛋白质链落在（低于）拒绝不太可能构象的95%阈值内。因此，总体来看，预测的结构是正确的，至少在很大程度上是正确的。
然而，在某些情况下，结构的局部区域似乎存在潜在问题。重要的是要注意蛋白质链路径中的微小差异——例如，那些会改变上/下交叉的差异——可能会改变拓扑结构，可能导致结的错误分配。
研究人员注意到，对于复合结Q4D5S2 ， ERRAT程序将残基100-110周围的beta链段标记为结构上可能不正确。值得注意的是，该区域中链的通过对于打结拓扑很重要。
结语
总之，该团队分析了AlphaFoldAI系统对新拓扑复杂蛋白质的所有蛋白质3D结构预测。我们对AlphaFold提供的数据的完整分析揭示了几种包含深度复杂结的高置信度蛋白质，这些蛋白质适用于对其3D结构的实验验证。