科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密 该工具由 KAUST 生物信息学研究员 Maxat Kulmanov 及其同事开发，在预测蛋白质功能方面优于现有的分析方法，甚至能够分析现有数据集中没有明确匹配的蛋白质。该模型被称为 DeepGO-SE，它利用了类似于 Chat-GPT 等生成式人工智能工具所使用的大型语言模型。然后，它根据蛋白质工作方式的一般生物学原理，利用逻辑蕴含得出关于分子功能的有意义的结论。从本质上讲，它通过构建部分世界模型（在本例中为蛋白质功能），并根据常识和推理推断出在这些世界模型中应该发生的事情，从而赋予计算机逻辑处理结果的能力。一种新的人工智能（AI）工具能对未知蛋白质的功能进行逻辑推理，有望帮助科学家揭开细胞内部的奥秘。图片来源：© 2024 KAUST; Ivan Gromicho他补充说："这种方法有很多应用前景，"KAUST 生物本体论研究小组负责人罗伯特-霍恩多夫（Robert Hoehndorf）说，"特别是当需要对神经网络或其他机器学习模型生成的数据和假设进行推理时。"库尔曼诺夫和霍恩多夫与KAUST的斯特凡-阿罗德（Stefan Arold）以及瑞士生物信息学研究所的研究人员合作，评估了该模型破译那些在体内作用未知的蛋白质功能的能力。该工具成功地利用了一种鲜为人知的蛋白质的氨基酸序列数据及其与其他蛋白质的已知相互作用，并精确地预测了其分子功能。该模型非常精确，在一次国际功能预测工具竞赛中，DeepGO-SE 在 1600 多种算法中名列前 20 位。KAUST 团队目前正在利用这一工具研究在沙特阿拉伯沙漠极端环境中生长的植物中发现的神秘蛋白质的功能。他们希望这些发现将有助于确定生物技术应用中的新型蛋白质，并希望其他研究人员也能使用这一工具。库尔曼诺夫解释说："DeepGO-SE分析未表征蛋白质的能力可以促进药物发现、代谢通路分析、疾病关联、蛋白质工程、筛选感兴趣的特定蛋白质等任务。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究表明蛋白质食物来源对增强和保持肌肉至关重要

研究表明蛋白质食物来源对增强和保持肌肉至关重要 蛋白质来源比较研究最近发表在《营养学杂志》（Journal of Nutrition）上的一项新研究是首批比较作为混合膳食一部分的全蛋白食物合成代谢特性的随机对照试验之一。研究发现，尽管热量和总蛋白质含量相同，但在老年人中，含有瘦牛肉的全食物杂餐比全食物素食餐的餐后肌肉蛋白质合成率更高。事实上，研究人员观察到，与提供等量植物蛋白的全食物素食餐相比，食用含瘦牛肉的杂食餐后，肌肉蛋白质合成率要高出 47%。马斯特里赫特大学医学中心人类生物学系运动和营养生理学教授、本研究的主要研究者 Luc van Loon 博士说："以前的研究评估了摄入分离蛋白质的影响，而本研究旨在通过了解作为典型膳食一部分的全蛋白质食物的影响来反映更真实的生活环境。鉴于随着年龄的增长，保护瘦体重以保持体力的重要性，以及人们对素食和纯素生活方式的兴趣与日俱增，这项研究对于了解蛋白质食物来源是否能同样有效地支持肌肉的维持和生长非常重要。"根据以往对摄入不同蛋白质来源进行比较的研究，研究人员计算出需要 16 名参与者才能完成研究，并检测出摄入两种膳食后肌肉蛋白质合成率的潜在差异。因此，研究人员在荷兰马斯特里赫特对 16 名健康的老年人（65-85 岁）进行了临床试验。在一个测试日，参与者吃了一顿全食物杂粮餐，其中包含 3.5 盎司作为主要蛋白质来源的瘦牛肉碎、土豆、四季豆、苹果酱（100% 苹果制成）和香草黄油。另一个测试日包括食用热量和蛋白质含量相等的全食物素食餐，其主要成分是未经加工、常食用的植物蛋白食物，如藜麦、大豆、鹰嘴豆和蚕豆。重要的是，两餐平均都含有 36 克蛋白质，这符合基于证据的刺激老年人肌肉蛋白质合成的建议（即每公斤体重 0.45 克蛋白质）。van Loon 补充说："我们有兴趣研究进餐对老年人肌肉蛋白质合成的影响，因为与年龄有关的肌肉质量和力量损失（称为肌肉疏松症）非常重要，这是全球日益严重的公共健康问题。"研究结果和影响在两个实验日之前的两天里，所有参与者都没有进行体育运动和剧烈运动，也没有饮酒。研究人员利用在进餐后六小时内频繁采集的血液和肌肉活检样本，比较了餐后血浆氨基酸谱和肌肉蛋白质合成率。除了观察到餐后6小时内肌肉蛋白质合成率增加了47%之外，研究人员还注意到，尽管素食餐没有出现任何选择性氨基酸缺乏症，但瘦牛肉餐后血浆中的EAA浓度却高出了127%。"重要的是，参与者在食用含牛肉的杂食餐后，血浆中的亮氨酸（一种对肌肉蛋白质合成尤为重要的必需氨基酸）要高出139%，"该出版物的主要作者、理学硕士菲利普-平卡尔斯（Philippe Pinckaers）说。"这项研究说明了食物基质的潜在影响，以及含牛肉膳食和素食膳食之间氨基酸生物利用率和生物功能差异的重要性。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

获得丘成桐中学科学奖的论文可以说全都是造假。例如获得2023年生物学一等奖的论文，不仅建立模型预测蛋白质三维结构，而且还用基因编

获得丘成桐中学科学奖的论文可以说全都是造假。例如获得2023年生物学一等奖的论文，不仅建立模型预测蛋白质三维结构，而且还用基因编辑技术做点突变实验验证模型预测，写成英文论文，完全是博士生水平的研究。一个中学哪有做基因编辑的实验条件？有这种水平的学生还上什么中学，直接授予博士学位。丘成桐搞这种科学竞赛，就是在鼓励造假，拼的是造假资源。

牛津大学科学家发现早期癌症检测的关键蛋白质 确诊前7年多就可检测到

牛津大学科学家发现早期癌症检测的关键蛋白质 确诊前7年多就可检测到 由英国癌症研究中心（Cancer Research UK）资助、牛津人口健康中心（Oxford Population Health）开展的两项研究发现，血液中的蛋白质有可能在癌症确诊前七年就提醒人们癌症的存在。研究人员确定了与19种不同癌症类型相关的618种蛋白质，其中包括在癌症确诊前至少7年采集血样的人体内发现的107种蛋白质。研究小组发现，这些蛋白质可能在癌症的最早期阶段就参与其中，从而可以预防癌症。他们认为，其中一些蛋白质可用于比目前更早地检测癌症。将来，这将有助于在更早的阶段治疗或完全预防癌症。英国癌症研究中心正在资助研究人员寻找癌症的最早征兆，这也是该中心通过研究预防癌症的长期战略的一部分。在这些研究中，研究小组使用了一种名为蛋白质组学的强大技术。蛋白质组学使科学家能够在一个时间点上分析组织样本中的大量蛋白质，了解它们之间的相互作用，并发现不同组织样本中蛋白质的重要差异。在第一项研究中，科学家们分析了英国生物库中的血液样本，这些样本来自 44000 多人，其中有 4900 多人后来被诊断出患有癌症。研究小组利用蛋白质组学分析了每人一份血液样本中的 1463 种蛋白质。他们比较了被确诊为癌症和未被确诊为癌症的人的蛋白质，寻找他们之间的重要差异，并找出哪些蛋白质与癌症风险有关。科学家们还发现了癌症确诊前三年血液中存在差异的 182 种蛋白质。在第二项研究中，科学家们研究了 30 多万个癌症病例的基因数据，深入探讨了哪些血液蛋白与癌症的发展有关，哪些可以成为新疗法的目标。科学家发现，血液中的 40 种蛋白质会影响一个人罹患 9 种不同癌症的风险。虽然改变这些蛋白质可能会增加或减少人们患癌的几率，但科学家们也发现，在某些情况下，这可能会导致意想不到的副作用。不过，研究小组强调，他们还需要做进一步的研究，以找出这些蛋白质在癌症发展中的确切作用、哪些蛋白质是最可靠的检测指标、可以开发哪些检测方法来在临床上检测这些蛋白质，以及哪些药物可以靶向这些蛋白质。牛津人口健康研究所高级营养流行病学家、第一项研究的共同第一作者凯伦-帕皮尔（Keren Papier）博士说："为了挽救更多癌症患者的生命，我们需要更好地了解癌症早期发生了什么。来自数千名癌症患者的数据揭示了血液中的蛋白质如何影响我们的癌症风险，这确实令人兴奋。现在，我们需要深入研究这些蛋白质，看看哪些蛋白质可以可靠地用于预防。"共同第一作者约书亚-阿特金斯博士说："我们与生俱来的基因以及由这些基因产生的蛋白质对癌症的发生和发展有着巨大的影响。感谢成千上万向英国生物库提供血液样本的人，我们正在建立一幅更全面的图景，了解基因如何在多年内影响癌症的发展。"牛津人口健康研究所高级分子流行病学家、第一篇论文的资深作者和第二篇研究报告的第一作者卡尔-史密斯-伯恩博士说："我们已经预测了人体可能对针对特定蛋白质的药物做出的反应，包括许多潜在的副作用。在进行任何临床试验之前，我们已经掌握了一些早期迹象，知道哪些蛋白质可能会因为意外的副作用而成为我们避免使用的靶点。这项研究让我们离利用靶向药物预防癌症的目标更近了一步这曾经被认为是不可能的，但现在却更容易实现了。"牛津大学人口健康研究所高级分子流行病学家、这两项研究的资深作者露丝-特拉维斯（Ruth Travis）教授说："要想预防癌症，我们就必须了解导致癌症早期发展的因素。这些研究非常重要，因为它们提供了许多有关多种癌症的病因和生物学特性的新线索，包括对癌症确诊前几年发生的事情的深入了解。我们现在拥有的技术可以对数千个癌症病例中的数千种蛋白质进行研究，确定哪些蛋白质在特定癌症的发展过程中起作用，哪些蛋白质可能对多种癌症类型有共同的影响"。英国癌症研究中心研究与创新执行主任 Iain Foulkes 博士说："预防癌症意味着要注意疾病最早的预警信号。这意味着要进行深入细致的研究，找到我们应该密切关注的分子信号。这项研究的发现是向提供预防性疗法迈出的关键性的第一步，而预防性疗法是让人们过上更长、更美好的生活，远离癌症恐惧的最终途径。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1038/s41467-024-48017-6DOI: 10.1038/s41467-024-46834-3 ... PC版： 手机版：

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一年用空气造了160吨蛋白质 这下喝西北风真能喝饱了

一年用空气造了160吨蛋白质 这下喝西北风真能喝饱了 这是前段时间的事儿了，芬兰有一家名叫 Solar Foods 的企业，建成了全世界第一家用空气量产蛋白质的工厂，预计一年能产 160 吨的蛋白质……什么概念？相当于是一个养了 300 头奶牛的牛奶场，这些量要是全给一个成年人吃的话，够吃600 万顿饭。而且生产出来的蛋白质就跟面粉差不多，可塑性也和面粉一样，能被加工成各种食品。像是它被获准可以在新加坡销售之后，已经有一些餐馆开始用它来做冰淇淋了， Solar Foods 公司内部也都会用这种蛋白质做一些甜品啥的。不过现在，批准这种蛋白质能作为食物的国家和地区，还没多少，美国和欧洲那边还都在审批中。看到这儿，可能会有哥们疑惑了，费力气建这么大一个工厂，还得处理后续各种审批，难道自建一个牧场或者农场不香嘛……还真不是 Solar Foods 他们爱兜圈子，是因为研究用空气造蛋白质，无论是现在还是未来，都还挺有用武之地的。蛋白质都是咱们的老熟人了，主要就集中在平时吃的肉蛋奶里面。但有个问题是，肉蛋奶的主要的来源是畜牧业，而畜牧业，在所有碳排放类别中都不算少的。据联合国粮农组织报告估算，畜牧业碳排放要占掉总量的 18% ，这个量甚至比交通运输业的还要高，可不是江江看劈叉了。而畜牧业也不是单纯的放放牛、放放羊啥的，还得考虑在哪儿放，吃什么的问题，随便单拎个出来，背后的碳排放都多的惊人。就拿牧场来说，早些年的时候，大家为了有更多的牧场，破坏了不少亚马逊热带雨林，在巴西那块儿，甚至有八成的雨林都被 “ 砍 ” 成了牧场。要知道在之前光是亚马逊热带雨林，每年就能帮地球吸收掉6 亿吨的二氧化碳。等于是畜牧业自己产碳排放就算了，还要把中和碳排放的树林给拖下水……不仅如此，畜牧业还贼占地儿，几乎是所有农业用地的 80% ，其中就单种植饲料的农田，就占了所有农田总数的三分之一。这一边是二氧化碳库库排，另一边占农业用地，挤得粮食没地儿产。这时，二氧化碳直接产蛋白质的作用不就直接来了，它能一把把这两个人类的心头大患都给解决掉。而这个赛道，研究人员们也早都发现了，并且在2017 年的时候，就已经能在实验室用二氧化碳合成出蛋白质。这些年来，他们在做的，就是把这个蛋白质变得能吃，然后量产。用二氧化碳合成蛋白质的过程，理解起来挺简单。和酿啤酒的流程差不多，里面发挥最大作用的，都是微生物。首先要先准备合成的原料，大伙应该都知道，最基本的蛋白质，碳氢氧氮元素是必须的，除了这些，有的还会有一些磷硫之类的元素。研究人员们呢，用的是电解水产生的氢和氧，碳捕集装置抓回来的二氧化碳，还有含氮、钙、磷和钾等的营养物质。接下来的操作就相当简单粗暴了，一锅大杂烩，全塞给那个会产蛋白质的微生物就行，它们会自个儿在密闭的容器发酵，然后生长繁殖。最后经过干燥处理，就成了富含蛋白质的粉末。整个过程，造一公斤的蛋白质，就能消耗掉两公斤的二氧化碳。虽然也有用电，但产生的碳排放，和肉类相比根本不止一提，还没有它们的百分之一多。而且用二氧化碳产蛋白质，也不会占多少地方，更不用担心成本问题， Solar Foods 联合创始人都说了，整个过程最费钱的就是用电，会花掉生产成本的一半。更重要的是，这个技术还能给咱移民太空打好基础，到时候也没必要把整个畜牧业搬到太空去。大伙也别忘了，火星大气层的主要构成就是二氧化碳，比例高达 95% 呢。有了这个技术后，想带全人类移民火星的马斯克不得乐死。（ 狗头 ）当然了，找合成蛋白质的替代方法，也不止芬兰那家公司，在咱国内也有不少这样的研究。像是在前些年，就已经有实打实的落地成果了。甚至，咱除了用二氧化碳外，还一并把工业尾气当作了合成蛋白质的原料。合成过程中，也是微生物发酵立大功，它能把一氧化碳这种有毒物质直接变成蛋白质，而且经过农科院改良后的微生物，能把整个过程缩短到22 秒。另外，在 2021 年，农科院还联合首钢建了个尾气合成蛋白质的工厂，一年能产 5000 吨。不过目前咱量产的蛋白质还不能给人吃，是给牲畜做饲料用的。毕竟之前为了喂饱这些牲畜，每年得从国外进口近亿吨大豆。而现在有了这些用尾气合成的蛋白质，不仅能减少碳排放，还能替咱缓解缓解 “ 大豆依赖症 ” 。讲了这么多，总之，用空气合成蛋白质还是很有存在的必要的。除了助力太空移民外，节能减排都是实打实的好处。但这也不意味着，它就要完全替代掉畜牧业。毕竟天天吃合成的蛋白质，也没几个人能遭得住。要我说，现阶段也别想着让咱人类吃这个蛋白质，倒不如先取代一部分动物饲料，把一些牧场先还给森林。话说回来，这下那句从小就常听的至理名言，也该被推翻了，喝 “ 西北风 ” 是真能喝到饱（ bushi ）…… ... PC版： 手机版：