摘要：AlphaFold (AF) 预测的很多蛋白结构已达到甚至有些超过实验精度，但AF还远远不能取代实验对所有蛋白质结构进行精准预测。常见的原因如下：1. 有的天然无序蛋白在溶液中不存在单一的稳定的结构状态，而AF预测其有结构(一般为结合底物后的结构)，出现“假阳

文章原创： 猪猪侠爱科学 文章来源：蛋白动态

AlphaFold (AF) 预测的很多蛋白结构已达到甚至有些超过实验精度，但AF还远远不能取代实验对所有蛋白质结构进行精准预测。常见的原因如下：1. 有的天然无序蛋白在溶液中不存在单一的稳定的结构状态，而AF预测其有结构(一般为结合底物后的结构)，出现“假阳性”结果，如突触核蛋白(α-synuclein)；2. AF无法预测点突变如与疾病相关的突变体以及翻译后修饰对蛋白造成的结构扰动；3. AF无法预测周围环境因素如膜环境对蛋白可能造成的结构影响，因此不能准确预测一些膜蛋白的结构；4. AF无法预测蛋白结合底物后的构象变化；5. AF无法预测蛋白质在溶液中存在的不同构象；6. AF预测的蛋白结构loop区域一般准确度较低；7.最后一点是，即便pLDDT置信度值高于80，AF预测的结构与实验的晶体结构仍然存在差异！8. 其他的尚未发现的可能影响AF预测精度的因素...
本文介绍属于8 (即不在常见的1-7类) 的一个案例，AF无法正确预测其结构但是给出了很高的置信度，这表明AF预测的结构并不是100%真实的，基于实验的结构解析或者验证仍必不可少！如下图所示，AF2/3预测的蛋白结构与液体核磁解析的结构存在较大差异，其中最

明显的是N端 (1-36) 的两个β片：

详细的结构差异有以下几点：1.N端的pro-domain (1-36) 在AF结构中远离蛋白核心区域而在液体核磁结构中则是作为其一部分，除此以外，β片的长度也不同，实验结构的β片更长；2. 除pro-domain外，其他蛋白折叠区域 (βAF和αAF) 也存在较大差异，表现为二级结构的位置和长度均不一致；3. β1和β*的位置长度和位置差异较大，二者主链RMSD为13.3 Å，值得注意的是，此区域为结合底物蛋白caspase-1/4的区域之一。具体见下图：

虽然AF预测的IL-18前体蛋白与实验结构差异较大，作者发现AF预测的结构与成熟的IL-18 (即1-36被caspase-1/4切割后) 的构象吻合得非常好，二者RMSD仅为0.2Å：

通过比较IL-18前体蛋白与caspase-1的复合物结构，作者发现液体核磁结构可以更好地结合caspase-1从而被其切割为成熟体，而AF预测的结构则不利于与caspase-1的相互作用。原因有三点：1）caspase-1与pro-IL-18的采取一种“双结合位点”的结合模式，即除活性区域 (pro-domain) 外，位于β1的Ile48与caspase-1中 294位的色氨酸存在相互作用。在AF2预测结构中，二者距离较远不利于同时与caspase-1发生相互作用，因此可能影响与caspase-1的结合；2）AF2预测的结构中，pro-IL-18的切割位点 (33-LESD-36) 处临近β1，而在实验结构中它位于一段柔性较高的无结构区域而更利于被caspase-1处理；3）AF2预测结构中，单独的、伸展的pro-domain在细胞内更容易被其他蛋白酶非特异性切割，不利于IL-18正确地发挥生物功能：

本文提供的这个例子非常直观地表明AF2尚不能完全替代实验结构，最好的方法便是结合AF2与实验数据更快、更准确地对蛋白结构进行解析，这一策略将在后续详细地介绍，也是现在的研究前沿和热点。

参考文献：

3.Agarwal et.a., Nature Chemical Biology, 2024.

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来源：马马看科学事