蛋白质序列设计

ProteinMPNN

图神经网络驱动的蛋白质固定骨架序列设计

>50%
序列恢复率
30%+
优于 Rosetta
<1s
单次设计耗时
部分固定
约束设计能力

核心能力

ProteinMPNN 由 David Baker 实验室开发,采用消息传递神经网络(MPNN)架构,将蛋白质骨架建模为图结构,实现了给定骨架下的最优序列设计。序列恢复率比 Rosetta Design 高 30% 以上,推理速度提升数个数量级,已成为固定骨架序列设计的新标准。

🎯

固定骨架序列设计

给定蛋白质三维骨架,设计最优氨基酸序列

部分残基固定

可固定关键功能残基,只优化其余位置的序列

📈

多样性控制

通过温度参数调节生成序列的多样性与保守性平衡

技术特色

深入了解 ProteinMPNN 的核心技术优势

⚙️

图神经网络架构

将蛋白质骨架建模为图:节点为残基,边基于空间距离连接。通过多轮消息传递捕获残基间的长程相互作用。

📊

高序列恢复率

在天然蛋白质骨架上测试,序列恢复率超过 50%,比 Rosetta Design 高 30% 以上。对设计骨架同样有效。

🔧

约束设计

支持部分残基固定(保留功能位点)、二级结构约束、氨基酸类型限制等多种设计约束。

🚀

快速推理

单次序列设计耗时 <1 秒,可快速生成数十条候选序列供筛选。支持批量处理大规模设计任务。

应用场景

ProteinMPNN 在生命科学领域的广泛应用

RFdiffusion 骨架序列设计

为 RFdiffusion 生成的蛋白质骨架设计最优序列,形成完整的蛋白质设计管线。

蛋白质稳定性优化

固定整体骨架,优化易聚集区域的序列,提升蛋白质热稳定性与表达量。

功能位点保留改造

固定功能关键残基,优化其余序列,在保留活性的同时改善整体性质。

酶底物特异性改造

固定催化残基,优化底物结合口袋序列,改变酶的底物特异性。

我们的服务

新智元生物科技提供的 ProteinMPNN 专业服务

1

序列设计服务

基于 ProteinMPNN 对给定蛋白质骨架进行序列设计,输出多条最优序列及置信度评估。

2

RFdiffusion + ProteinMPNN 管线

从骨架生成到序列优化的完整蛋白质设计服务,搭配 AF2/AF3 结构验证。

3

蛋白质改造服务

利用 ProteinMPNN 进行稳定性优化、功能改造与底物特异性改造。

常见问题

ProteinMPNN 基于深度学习,序列恢复率比 Rosetta 高 30% 以上,推理速度快数个数量级。Rosetta 更适合需要精细物理约束的场景。两者可互补使用。

ProteinMPNN 是固定骨架序列设计工具,需要给定三维骨架。自由序列设计建议搭配 RFdiffusion 使用:RFdiffusion 生成骨架 → ProteinMPNN 设计序列。

支持:1) 固定关键残基;2) 限制特定位置的氨基酸类型;3) 调节温度参数控制多样性;4) 指定二级结构约束。

可以。建议先用 AF2/AF3 进行结构验证,再用 MD 评估稳定性,最后实验表达与功能测试。ProteinMPNN 设计的实验成功率显著高于传统方法。

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新智元生物科技提供基于 ProteinMPNN 的专业计算服务,助力您的科研与药物开发。

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