近日，科技界傳來一則振奮人心的消息，谷歌公司成功獲得一項全新專利，該專利標(biāo)志著生物技術(shù)和制藥科學(xué)領(lǐng)域的一次重大飛躍。據(jù)悉，這項專利的核心是一個尖端的蛋白質(zhì)設(shè)計系統(tǒng)，它基于全原子表征擴(kuò)散模型，實現(xiàn)了前所未有的設(shè)計精度和效率。
專利的具體編號為WO2024240774A1，其全稱為《在全原子表征上運行的蛋白質(zhì)設(shè)計擴(kuò)散模型》。這一系統(tǒng)的誕生，得益于DeepMind團(tuán)隊的卓越貢獻(xiàn)。他們巧妙地將先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與基于擴(kuò)散的方法相結(jié)合，從而實現(xiàn)了原子級別的蛋白質(zhì)設(shè)計。
傳統(tǒng)蛋白質(zhì)設(shè)計通常需要分步進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)測和序列優(yōu)化，過程繁瑣且效率低下。而谷歌的這項新專利則徹底顛覆了這一傳統(tǒng)模式，它將結(jié)構(gòu)預(yù)測和序列優(yōu)化統(tǒng)一到了單次前向傳遞中，極大地簡化了設(shè)計流程，提升了整體效率。
該系統(tǒng)的核心是全原子表征管理。為了精準(zhǔn)控制每個蛋白質(zhì)殘基內(nèi)的原子，研究者們創(chuàng)新性地采用了“拋棄式空間位置”的方法，巧妙地管理原子級數(shù)據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)相位機(jī)制的復(fù)雜性。
該系統(tǒng)還實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)-序列預(yù)測的統(tǒng)一。在單次前向傳遞中，它能夠同時整合結(jié)構(gòu)和序列的預(yù)測，這不僅顯著提升了計算效率，還進(jìn)一步簡化了實施流程。
更該系統(tǒng)還結(jié)合了基于目標(biāo)分子結(jié)構(gòu)信息的條件去噪過程。這一創(chuàng)新使得系統(tǒng)能夠根據(jù)特定功能和結(jié)合特性，定制化設(shè)計蛋白質(zhì)，為生物技術(shù)和制藥領(lǐng)域提供了更多可能性。
整個系統(tǒng)由擴(kuò)散模型系統(tǒng)、原子控制框架和集成系統(tǒng)三部分組成。其運作機(jī)制十分巧妙：首先，系統(tǒng)生成含有噪聲的分子數(shù)據(jù)，并結(jié)合目標(biāo)分子信息，用臨時位置初始化未使用的原子數(shù)據(jù)空間位置。然后，通過迭代優(yōu)化逐步降低噪聲，并動態(tài)優(yōu)化原子位置，同時整合結(jié)構(gòu)-序列預(yù)測，減少計算冗余。最后，生成優(yōu)化后的高精度蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，驗證序列準(zhǔn)確性，并進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保最終設(shè)計的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
