从NMR光谱中缺失的信息学习毫秒级蛋白质动态
文章发表时间:2026年8月10日,自然杂志(2026年)引用此文章。我们提供该手稿的未经编辑版本,以便提前获取其发现。在最终出版之前,手稿将经过进一步编辑。请注意,可能存在影响内容的错误,并且所有法律免责声明适用。摘要:许多蛋白质的生物功能依赖于以微秒至毫秒(µs-ms)时间尺度发生的多种构象之间的相互转换。缺乏标准化的大规模实验数据阻碍了对这些运动的更具预测性的理解。在整理了超过100个核磁共振(NMR)弛豫数据集后,我们意识到,毫秒级动态的可观测性可能隐藏在显而易见的地方。毫秒级动态会导致NMR信号扩展超出检测范围,从而导致在约10,000种存储在生物磁共振数据银行(BMRB)中的蛋白质的化学位移数据集中,某些残基未被分配。我们大胆假设缺失分配的残基由于µs-ms运动而受到交换扩展,并训练了各种深度学习模型以预测缺失的分配值。令人惊讶的是,这些模型还预测了通过NMR弛豫实验测得的交换,表明存在µs-ms动态。我们命名为Dyna-1的这些模型中最优秀的一个,利用了多模态语言模型ESM-3的一个中间层。值得注意的是,与生物功能直接相关的动态,包括酶催化和配体结合,由Dyna-1特别好地预测,这与我们的发现相一致,即经历µs-ms交换的残基更为保守。我们预计本文提供的数据集和模型将变革性地解锁动态和功能的共同语言。这是订阅内容的预览,访问请通过您的机构进行。访问信息:通过您的机构访问,访问自然杂志和其他54本自然出版组合期刊,获取Nature+,我们最具性价比的在线访问订阅,价格为32.99美元/30天,可随时取消,订阅本期刊可获得52本印刷期刊及在线访问,价格为每年199.00美元,每期仅3.83美元,租借或购买此文章,价格因文章类型而异,从1.95美元到39.95美元不等,价格可能受当地税收影响,在结账时计算。额外访问选项:登录,了解机构订阅,阅读我们的常见问题解答,联系客户支持。作者信息:作者注释:Ramith Hettiarachchi 现地址:卡内基梅隆大学计算生物学系,计算机科学学院,宾夕法尼亚州匹兹堡,美国;Hasindu Kariyawasam 现地址:康奈尔大学鲍尔斯计算与信息科学学院,盖茨大厅,纽约州伊萨卡,美国。这些作者共同贡献:Hannah K. Wayment-Steele,Gina El Nesr。作者和所属机构:综合结构与计算生物学系,斯克里普斯研究所和霍华德·休斯医学研究所,加利福尼亚州拉荷亚,美国;Hannah K. Wayment-Steele,Adedolapo M. Ojoawo 和 Dorothee Kern;生物物理程序,斯坦福大学,加利福尼亚州斯坦福,美国;Gina El Nesr;生物系,麻省理工学院,马萨诸塞州剑桥,美国;Ramith Hettiarachchi 和 Sergey Ovchinnikov;先进成像中心,哈佛大学文理学院,马萨诸塞州剑桥,美国;Hasindu Kariyawasam。作者:Hannah K. Wayment-Steele,Gina El Nesr,Ramith Hettiarachchi,Adedolapo M. Ojoawo,Hasindu Kariyawasam,Sergey Ovchinnikov,Dorothee Kern。通讯作者:Dorothee Kern。关于这篇文章:引用此文章:Wayment-Steele,H.K.,El Nesr,G.,Hettiarachchi,R. 等。学习毫秒级蛋白质动态,从NMR光谱中缺失的信息。自然(2026)。https://doi.org/10.1038/s41586-026-10989-4。下载引用。收到:2025年3月20日;接受:2026年8月3日;发表:2026年8月10日;DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10989-4。
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