蛋白优化

蛋白优化是指优化蛋白的各项性质，包括适应性、热稳定性和溶解性。通过分析蛋白的单点或多点突变对其性质的影响，用户可以制定更合理的定向进化策略，为蛋白改造提速增效。

输入

要提交酶优化任务，请打开项目编辑器并点击左侧边栏中的"New Job（新建任务）"按钮，然后选择"Protein Design（蛋白设计）"任务组中的"Protein Optimization（蛋白优化）"。任务提交表单将在新标签页中打开。

任务提交表单:蛋白优化

• 输入模式（Input Mode）:您可以选择以下输入模式之一:

  • 基于序列（Sequence-based）:将使用 ESMFold 从蛋白序列预测结构。仅在蛋白结构不可用时选择此选项。
    • 蛋白序列（Protein Sequence）:待优化的蛋白序列，最大长度为 1000 个氨基酸。
  • 基于结构（Structure-based）:使用蛋白序列和结构来提供更可靠的结果。
    • 结构选择器（Structure Selector）:从项目或当前查看器中选择要优化的结构。
    • 待优化链（Chain to opt.）:结构中要优化的链 ID。

• 突变模式（Mut. mode）:突变模式可以是"饱和突变"或"自定义"。"饱和突变"表示单位点饱和突变，而"自定义"允许自定义单个或多个突变组合。

  • 突变位点（Mutation Sites）:以逗号分隔的突变位点编号的列表(从 1 开始)，例如 32-35,100,102-105，其中 32-35 表示闭区间，包括位点 32、33、34 和 35。

  • 突变列表（Mutation list）:突变列表，每行表示一个携带一个或多个突变的突变体，例如 G25T(单突变体)或 A35W,Q64F,E103T(三突变体)。多个突变之间用逗号分隔。

• 任务名称:任务的名称。请注意，任务名称在项目内必须是唯一的。

模型与参数

您可以使用百奥几何自研的 GeoProt 模型来运行此任务。该模型的参数如下:

• 优化目标:您可以从"适应性"、"热稳定性"和"溶解性"中选择一个或多个优化目标

  • "适应性"是AI大模型对蛋白生存概率和功能强弱进行拟合得到的通用指标；
  • "热稳定性"指蛋白在加热条件下的稳定性。
  • "溶解性"指蛋白在水中的溶解度。

结果

点击文件与任务管理器面板中的任务结果以查看任务结果。

任务结果:蛋白优化

汇总表格

结果存储在 CSV 文件中，可以通过点击汇总表右上方的""按钮下载。

汇总表包含以下列:

• Mutation（突变）:点突变的标签，格式为"原始氨基酸 + 残基编号 + 突变氨基酸"，例如 F103Y。第一行固定为"WT"，代表突变前的野生型酶。

• Fitness（适应性）:由于突变引起的适应性变化。得分大于 0 表示适应性提高；得分小于 0 表示适应性降低。

• Thermostability（热稳定性）:由于突变引起的热稳定性变化。得分大于 0 表示热稳定性提高；得分小于 0 表示热稳定性降低。

• Solubility（溶解性）:由于突变引起的溶解性变化。得分大于 0 表示溶解性提高；得分小于 0 表示溶解性降低。

突变建议

如果任务的突变模式选择了饱和突变（saturation mutagenesis），结果页面中还会出现一个“Per-residue scores”区域，展示每个突变位点上最推荐的 5 个氨基酸。

蛋白优化：突变建议

• "wt" 一行标出了原始分子中突变位点的氨基酸。

• "Top 1-5" 分别列出了每个位点最推荐（亲和力最强）的5个氨基酸。

  每个单元格内会显示 mt_aa，即突变后的氨基酸。自突变的单元格内显示“·”，以方便您快速定位自突变的位置。突变概率较低的突变会被隐藏。

  单元格的背景色展示了突变成该氨基酸带来的性质变化。

  • 在“原始分数”模式（默认模式）下，性质提升的突变会被着色为蓝色，性质降低的突变会被着色为红色。
  • 在“位点内概率”模式下，性质提升的突变会被着色为紫色。注意，在本模式下，概率值会按位点分别进行归一化，不同位点的概率值是不可比较的。

当您将鼠标悬浮在某个单元格上时，会出现一个提示框（如“3 | T → K | score = 0.17”），展示当前突变体突变前后的氨基酸，以及性质变化的预测值和 95% 置信区间。