真实测试，AlphaFold3真有那么神奇？

       2024年5月8日，Google旗下DeepMind团队和AI制药公司Isomorphic Labs在《自然》网站上发布了一颗重磅炸弹——AlphaFold3。与上一代AlphaFold2相比，AlphaFold3能够以前所未有的精确度预测所有生命分子（蛋白质、DNA、RNA、小分子化合物、金属离子等）的复合物结构和相互作用，比现有所有方法的预测精度至少提升了50%，再次“一览众山小”。

       蛋白质与核酸的相互作用，此前是一直是生物大分子结构预测的难题，也是分子生物学工具酶开发的迫切需求。愚公生物也用真实数据测试了AlphaFold3在分子酶方面的表现，看看究竟有多神奇。

       首先选择最常用的限制酶之一BamHI。BamHI属于Type IIP类限制酶，一般以二聚体形式行使功能。我们预测了BamHI二聚体、DNA底物和Mg²⁺的复合物结构，并与1994年解析的晶体结构对比。预测结构与晶体结构在催化核心周围的一致性还是相当好的，DNA识别序列（白色+红色）和切割位点（红色）的定位也很准确，晶体结构中缺少的Mg²⁺也准确定位到了切割位点附近。但是预测结果的C端(黄色虚线框)可信度不高，与晶体结构有显著差异。

                                               左为BamHI预测结构，右为晶体结构

       随后选择了一个尚未解析晶体结构的限制酶。以往的研究推测该酶可能也是以二聚体形式发挥作用。当我们用AlphaFold3分别预测该酶野生型和突变体的二聚体和DNA复合物结构时，有意思的事情发生了：仅仅改变一个氨基酸，预测的复合物结构出现了完全不同的构象，不仅仅是二聚体的排列发生了变化，单体蛋白的结构也完全不同。但无论哪个预测的复合物结构，都不太容易解释已知的生化实验结果，表明这两个预测结构与真实结构之间还存在显著差异。

                                       左为野生型预测结构，右为突变体预测结构

       再换一个自行解析了单体晶体结构的核酸酶，生化实验证明该酶也是以二聚体行使功能。AlphaFold3预测的复合物结构中，单体结构与晶体结构几乎完美契合；但改变核酸底物后，却发现二聚体出现了完全相反的排列形式。

                                         左为底物1预测结构，右为底物2预测结构

       上述三个例子表明，AlphaFold3虽然在蛋白质-DNA复合物结构预测方面取得了长足的进步（后两个例子此前使用RosseTTAFold2NA几乎无法预测出来），但还远远没有达到某些自媒体所说“AlphaFold3已经解决这个问题”的程度。对于研究核酸酶结构功能并开发新产品而言，必要的结构生物学和生物化学实验仍然不可或缺。

       当然，目前对公众开放的AlphaFold Server只是一个无法调整参数的简化版，并没有释放开源的完整版。毕竟AlphaFold3的研发团队里第一次出现了商业化公司Isomorphic Labs，投资总是要追求回报的。关于AlphaFold3开始“下海”这件事情，科学界也有很大的争议，后续如何发展，也让我们拭目以待。