新抗生素的需求日益迫切,抗菌耐药性正成为全球健康的重大威胁。抗菌肽(AMP)尤其是细菌素因其天然针对细菌关键结构的机制,被视为传统抗生素的有力补充。随着基因组和宏基因组测序的指数增长,UniProt 等数据库中积累了数十亿条未注释的氨基酸序列,这些“暗物质”中可能蕴含大量新型 AMP。
Google Antigravity 提供的 ProtNLM(Protein Natural Language Model)能够直接读取蛋白序列的进化语法,从原始序列预测功能标签,为数百万未审阅的 UniProt 条目赋予高置信度的注释。研究者在 Antigravity 中设定目标:在 Streptococcus pseudopneumoniae 中寻找并验证新型 AMP。
在一次多轮交互会话中,AI 代理完成了以下关键步骤:
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候选筛选:查询 UniProt,过滤出长度约 100 氨基酸、属于 Lactococcin 972 家族的候选(UniProt ID: A0A0U0D591)。
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新颖性验证:通过 EMBL‑EBI 的 NCBI‑BLAST 将该序列与 Swiss‑Prot 手工审阅条目比对,确认无显著同源蛋白,表明其为全新发现。
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结构推断:从 AlphaFold 蛋白结构数据库获取 3D 模型,并与实验解析结构进行比对,发现折叠与已知细菌素高度相似,进一步支持功能预测。
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基因组上下文:检查候选基因的邻近区域,发现其上游仅 6 bp 处有 ABC 转运子渗透酶和 ATP 结合蛋白,以及另一已注释的细菌素和 XRE 转录调控因子,形成完整的细菌素操作子,提供强有力的功能线索。
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文献推理:检索已有文献,提出该肽可能通过干扰细菌细胞分裂发挥作用,并预测对多种耐药病原具有活性。
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实验方案生成:制定从基因克隆、蛋白表达到抗菌活性、靶向结合和细胞毒性检测的完整实验流程,已交由实验室进行验证。
Antigravity 还内置了 Biomolecular Structure Viewer,研究者可在同一界面实时标记结构关键残基,AI 立即基于标记提供功能解释,例如“该 β‑链对 Lipid II 结合的影响”。这种双向交互让结构分析与假设推理无缝衔接。
通过一次协同会话,原本需要跨多个软件、手动导出、反复比对的工作被压缩为数小时完成,大幅降低了日常生物学工作流的门槛。未来,研究者可以在同一平台上更换过滤条件、扩展序列长度或转向其他目标病原,实现大规模 AMP 挖掘。
点评:Google Antigravity 将深度学习的序列功能预测、结构检索与交互式可视化融合,为抗菌肽发现提供了端到端的高效路径,显著提升了从数据到实验的转化速度。