Claude 破解首个原核巨型蛋白，40 年神秘结构现真身

Anthropic 公司推出的 AI 模型 Claude 在不到 4 个月的时间内，协助科研团队绘制了史上首个原核生物体内「穹窿体（Vault）」的三维结构。这项研究跨越了生物学与人工智能的领域，Claude 全程参与了从基因序列挖掘、DNA 设计到冷冻电镜数据处理及人工结构扩容改造的关键环节。这一发现解决了困扰生物学界 40 年的悬案。1986 年，加州大学洛杉矶分校 Leonard Rome 团队在大鼠肝脏中首次分离出这种内部呈拱顶状的颗粒，命名为「穹窿体」。其质量是核糖体的 3 倍，属于细胞内最大的蛋白质复合物之一，但此前仅在真核生物中被发现，功能成谜。面对约 150 亿条蛋白质序列，Claude 协助团队在细菌与古菌中找到了线索，将已知的穹窿体蛋白家族规模从 41 个扩充至 1507 个。研究发现这些蛋白在细菌界较为罕见，且常与抗病毒防御基因共存，提示其可能扮演细菌防病毒的特种装备角色。在提纯实验中，传统方法需耗费 3 天时间，而团队通过优化流程将耗时压缩至 90 分钟。面对折叠错误蛋白的干扰，Claude 先是指出了风险，随后推荐了适配超大颗粒的层析柱方案，帮助研究人员直接利用粗裂解液进行层析分析，成功分离出目标结构。利用内部多 Agent 框架并行运行开源软件 RELION，Claude 接管了冷冻电镜的数据重构工作。仅用 34 小时，团队便得到了第一版完整的三维模型，一周后更获得了分辨率为 3.2 Å 的精细图谱，清晰展现了氨基酸侧链的连接细节。高清结构显示，噬菌体 L05 穹窿体由 96 条相同的蛋白链组成，内部容量比人类穹窿体大 25%。通过比对，研究人员在蛋白链内侧发现了辅酶 A（Coenzyme A）这一神秘分子，推测该结构可能是细胞在遭遇病毒攻击或代谢危机时用来锁住关键辅因子的容器。基于对组装规律的理解，团队成功改写了穹窿体的结构设计：仅修改 1 个关键氨基酸即可使其打开形成「蛋白莲花座」，或在桶壁中间增加重复模块实现空间扩容 50%。这项突破为医药界利用该结构装载药物或 mRNA 疫苗提供了可在细菌中快速量产且可调节大小的原核底盘。论文指出，研究中的所有代码由 Claude 编写，所有计算分析均由其执行，人类研究人员主要负责指导与分析。加州大学洛杉矶分校 Leonard Rome 教授对此表示，这一突破为解开穹窿体的功能之谜开辟了全新路径，标志着基础科学发现迎来了类似「摩尔定律」的加速时刻。