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统计物理与人工智能驱动的蛋白质结构生物信息学
被引量：
1
1
作者
夏辰亮
张泽成
+1 位作者
管星悦
唐乾元
《合成生物学》
北大核心
2025年第3期547-565,共19页
结构生物信息学聚焦于生物分子的三维结构及其功能,蛋白质的结构是其核心研究对象。深度学习引发的蛋白质结构预测革命,特别是AlphaFold2的突破,实现了仅凭氨基酸序列即可达到原子精度的蛋白质结构预测,从根本上重构了该领域的数据生态...
结构生物信息学聚焦于生物分子的三维结构及其功能,蛋白质的结构是其核心研究对象。深度学习引发的蛋白质结构预测革命,特别是AlphaFold2的突破,实现了仅凭氨基酸序列即可达到原子精度的蛋白质结构预测,从根本上重构了该领域的数据生态。统计物理学与大数据分析方法的深度融合,使研究者能够突破传统个案研究的局限,从海量数据中系统性揭示蛋白质设计的普适性规律。大规模蛋白质结构数据的积累为定量化研究蛋白质动力学中的长程关联及其与进化的对应关系奠定了重要基础,这不仅为理解蛋白质的结构、动力学、功能与进化提供了统一的理论框架,其揭示的普适规律与设计原则也为人工蛋白质设计提供了关键指导。在此基础上,基于AlphaFold数据库的跨物种蛋白质结构对比统计分析,突显了数据驱动方法在揭示蛋白质进化过程中随生物复杂性增加而呈现的普适统计规律方面的核心作用,为理解生命进化的分子机制提供了全新视角。鉴于蛋白质功能的实现往往依赖于多种构象状态间的动态转换,蛋白质动力学的精确预测已成为当前研究的核心方向。统计物理与人工智能相结合的研究范式将持续引领蛋白质科学的创新发展,通过提升高通量筛选和理性设计效率,加速从基础发现到实际应用的转化,为合成生物学、精准医学等领域开辟新的可能性。
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关键词
统计物理
人工智能
蛋白质
结构
蛋白质动力学
结构生物信息学
AlphaFold数据库
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职称材料
高通量蛋白质结构生物信息学进展
被引量：
2
2
作者
祝云篪
陆祖宏
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期1989-1999,共11页
本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展,包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面,得益于类AlphaFold系统的发展,蛋白质结构数据量实现爆发式增长,直接促进了压缩技术的升级,也吸引了研...
本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展,包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面,得益于类AlphaFold系统的发展,蛋白质结构数据量实现爆发式增长,直接促进了压缩技术的升级,也吸引了研究者对结构数据管理的关注。工具软件开发方面,以Foldseek为代表的新算法实现了高速的结构比对,突破了结构分析的通量瓶颈,此外深度学习模型的大量应用从多个方面改进了基于结构的蛋白质功能注释。结构数据挖掘方面,研究者以组学思维处理结构大数据,在持续的探索中提炼分析要素、优化方法,并在新工具的帮助下推动着结构数据挖掘的进阶。随着高通量方法的发展,结构生物信息学有望在生命科学中发挥更重要的作用。
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关键词
蛋白质
结构生物信息学
高通量
类AlphaFold系统
结构
蛋白质组学
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职称材料
细菌几丁质酶结构、功能及分子设计的研究进展
被引量：
5
3
作者
赵沙
颜子娟
+3 位作者
张舒
余俊红
吴秀芸
王禄山
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期1179-1191,共13页
几丁质是仅次于纤维素的第二大天然多糖,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合而成,具有重要的应用价值。自然界中几丁质可被细菌高效降解。细菌可分泌多种几丁质降解酶类,主要分布在GH18家族和GH19家族中。细菌中几丁质降解酶基因存在明显的基因...
几丁质是仅次于纤维素的第二大天然多糖,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合而成,具有重要的应用价值。自然界中几丁质可被细菌高效降解。细菌可分泌多种几丁质降解酶类,主要分布在GH18家族和GH19家族中。细菌中几丁质降解酶基因存在明显的基因扩增及多结构域组合现象,不同家族、不同作用模式的几丁质酶系协同作用打破复杂的抗降解屏障,完成结晶几丁质的高效降解。因此,深入分析细菌几丁质酶结构与功能,对几丁质高效降解与高值转化应用具有重要意义。本文介绍了细菌几丁质酶的分类、结构特点与催化作用机制;总结了不同细菌胞外几丁质降解酶系的协同降解模式;针对几丁质酶家族分子改造的研究进展,展望了以结构生物信息学及大数据深度学习为基础的蛋白质工程设计策略在今后改造中的作用,为几丁质酶的设计与理性改造提供新的视角与思路。
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关键词
几丁质酶
作用机制
降解模式
结构生物信息学
分子设计
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职称材料
题名
统计物理与人工智能驱动的蛋白质结构生物信息学
被引量：
1
1
作者
夏辰亮
张泽成
管星悦
唐乾元
机构
三江学院数理部
香港浸会大学物理系
南京大学物理学院
出处
《合成生物学》
北大核心
2025年第3期547-565,共19页
基金
国家自然科学基金(12305052)
江苏省高等学校自然科学研究项目(22KJD14005)
+1 种基金
香港研究资助局杰出青年学者计划(22302723)
香港浸会大学资助项目(RC-FNRA-IG/22-23/SCI/03)。
文摘
结构生物信息学聚焦于生物分子的三维结构及其功能,蛋白质的结构是其核心研究对象。深度学习引发的蛋白质结构预测革命,特别是AlphaFold2的突破,实现了仅凭氨基酸序列即可达到原子精度的蛋白质结构预测,从根本上重构了该领域的数据生态。统计物理学与大数据分析方法的深度融合,使研究者能够突破传统个案研究的局限,从海量数据中系统性揭示蛋白质设计的普适性规律。大规模蛋白质结构数据的积累为定量化研究蛋白质动力学中的长程关联及其与进化的对应关系奠定了重要基础,这不仅为理解蛋白质的结构、动力学、功能与进化提供了统一的理论框架,其揭示的普适规律与设计原则也为人工蛋白质设计提供了关键指导。在此基础上,基于AlphaFold数据库的跨物种蛋白质结构对比统计分析,突显了数据驱动方法在揭示蛋白质进化过程中随生物复杂性增加而呈现的普适统计规律方面的核心作用,为理解生命进化的分子机制提供了全新视角。鉴于蛋白质功能的实现往往依赖于多种构象状态间的动态转换,蛋白质动力学的精确预测已成为当前研究的核心方向。统计物理与人工智能相结合的研究范式将持续引领蛋白质科学的创新发展,通过提升高通量筛选和理性设计效率,加速从基础发现到实际应用的转化,为合成生物学、精准医学等领域开辟新的可能性。
关键词
统计物理
人工智能
蛋白质
结构
蛋白质动力学
结构生物信息学
AlphaFold数据库
Keywords
statistical physics
artificial intelligence
protein structure
protein dynamics
structural bioinformatics
AlphaFold database
分类号
Q615 [生物学—生物物理学]
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职称材料
题名
高通量蛋白质结构生物信息学进展
被引量：
2
2
作者
祝云篪
陆祖宏
机构
东南大学生物科学与医学工程学院
出处
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期1989-1999,共11页
基金
国家重点研发计划(2016YFA0501600)资助项目。
文摘
本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展,包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面,得益于类AlphaFold系统的发展,蛋白质结构数据量实现爆发式增长,直接促进了压缩技术的升级,也吸引了研究者对结构数据管理的关注。工具软件开发方面,以Foldseek为代表的新算法实现了高速的结构比对,突破了结构分析的通量瓶颈,此外深度学习模型的大量应用从多个方面改进了基于结构的蛋白质功能注释。结构数据挖掘方面,研究者以组学思维处理结构大数据,在持续的探索中提炼分析要素、优化方法,并在新工具的帮助下推动着结构数据挖掘的进阶。随着高通量方法的发展,结构生物信息学有望在生命科学中发挥更重要的作用。
关键词
蛋白质
结构生物信息学
高通量
类AlphaFold系统
结构
蛋白质组学
Keywords
protein structural bioinformatics
high-throughput
AlphaFold-like system
structural proteomics
分类号
Q518 [生物学—生物化学]
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职称材料
题名
细菌几丁质酶结构、功能及分子设计的研究进展
被引量：
5
3
作者
赵沙
颜子娟
张舒
余俊红
吴秀芸
王禄山
机构
山东大学微生物技术国家重点实验室
青岛啤酒股份有限公司啤酒生物发酵工程国家重点实验室
出处
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期1179-1191,共13页
基金
国家自然科学基金(32100022)
啤酒生物发酵工程国家重点实验室开放基金资助课题(K202005)
山东省重点研发计划(重大科技创新工程)(2020CXGC010601)资助项目。
文摘
几丁质是仅次于纤维素的第二大天然多糖,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合而成,具有重要的应用价值。自然界中几丁质可被细菌高效降解。细菌可分泌多种几丁质降解酶类,主要分布在GH18家族和GH19家族中。细菌中几丁质降解酶基因存在明显的基因扩增及多结构域组合现象,不同家族、不同作用模式的几丁质酶系协同作用打破复杂的抗降解屏障,完成结晶几丁质的高效降解。因此,深入分析细菌几丁质酶结构与功能,对几丁质高效降解与高值转化应用具有重要意义。本文介绍了细菌几丁质酶的分类、结构特点与催化作用机制;总结了不同细菌胞外几丁质降解酶系的协同降解模式;针对几丁质酶家族分子改造的研究进展,展望了以结构生物信息学及大数据深度学习为基础的蛋白质工程设计策略在今后改造中的作用,为几丁质酶的设计与理性改造提供新的视角与思路。
关键词
几丁质酶
作用机制
降解模式
结构生物信息学
分子设计
Keywords
chitinases
mechanisms of action
modes of degradation
structural bioinformatics
molecular design
分类号
Q7 [生物学—分子生物学]
Q81 [生物学—生物工程]
Q93 [生物学—微生物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
统计物理与人工智能驱动的蛋白质结构生物信息学
夏辰亮
张泽成
管星悦
唐乾元
《合成生物学》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
高通量蛋白质结构生物信息学进展
祝云篪
陆祖宏
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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下载PDF
职称材料
3
细菌几丁质酶结构、功能及分子设计的研究进展
赵沙
颜子娟
张舒
余俊红
吴秀芸
王禄山
《生物化学与生物物理进展》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
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职称材料
已选择
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参考文献
引证文献
统计分析
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