2024年5月8日，Google旗下DeepMind團隊和AI制藥公司Isomorphic Labs在《自然》網站上發布了一顆重磅炸彈——AlphaFold3。與上一代AlphaFold2相比，AlphaFold3能夠以前所未有的精確度預測所有生命分子（蛋白質、DNA、RNA、小分子化合物、金屬離子等）的復合物結構和相互作用，比現有所有方法的預測精度至少提升了50%，再次“一覽眾山小”。

       蛋白質與核酸的相互作用，此前是一直是生物大分子結構預測的難題，也是分子生物學工具酶開發的迫切需求。愚公生物也用真實數據測試了AlphaFold3在分子酶方面的表現，看看究竟有多神奇。

       首先選擇最常用的限制酶之一BamHI。BamHI屬于Type IIP類限制酶，一般以二聚體形式行使功能。我們預測了BamHI二聚體、DNA底物和Mg²⁺的復合物結構，并與1994年解析的晶體結構對比。預測結構與晶體結構在催化核心周圍的一致性還是相當好的，DNA識別序列（白色+紅色）和切割位點（紅色）的定位也很準確，晶體結構中缺少的Mg²⁺也準確定位到了切割位點附近。但是預測結果的C端(黃色虛線框)可信度不高，與晶體結構有顯著差異。

                                               左為BamHI預測結構，右為晶體結構

       隨后選擇了一個尚未解析晶體結構的限制酶。以往的研究推測該酶可能也是以二聚體形式發揮作用。當我們用AlphaFold3分別預測該酶野生型和突變體的二聚體和DNA復合物結構時，有意思的事情發生了：僅僅改變一個氨基酸，預測的復合物結構出現了完全不同的構象，不僅僅是二聚體的排列發生了變化，單體蛋白的結構也完全不同。但無論哪個預測的復合物結構，都不太容易解釋已知的生化實驗結果，表明這兩個預測結構與真實結構之間還存在顯著差異。

                                       左為野生型預測結構，右為突變體預測結構

       再換一個自行解析了單體晶體結構的核酸酶，生化實驗證明該酶也是以二聚體行使功能。AlphaFold3預測的復合物結構中，單體結構與晶體結構幾乎完美契合；但改變核酸底物后，卻發現二聚體出現了完全相反的排列形式。

                                         左為底物1預測結構，右為底物2預測結構

       上述三個例子表明，AlphaFold3雖然在蛋白質-DNA復合物結構預測方面取得了長足的進步（后兩個例子此前使用RosseTTAFold2NA幾乎無法預測出來），但還遠遠沒有達到某些自媒體所說“AlphaFold3已經解決這個問題”的程度。對于研究核酸酶結構功能并開發新產品而言，必要的結構生物學和生物化學實驗仍然不可或缺。

       當然，目前對公眾開放的AlphaFold Server只是一個無法調整參數的簡化版，并沒有釋放開源的完整版。畢竟AlphaFold3的研發團隊里第一次出現了商業化公司Isomorphic Labs，投資總是要追求回報的。關于AlphaFold3開始“下海”這件事情，科學界也有很大的爭議，后續如何發展，也讓我們拭目以待。