Physics-Grounded Evaluation to Guide Accurate Biomolecular Prediction
该研究通过物理基础评估发现,当前最先进的蛋白质结构预测模型(如 AlphaFold2、AlphaFold3 和 ESMFold)虽掌握了基本能量原理,但在分子相互作用构象偏好上存在普遍偏差,导致大量非共价相互作用被错误分配且无法复现实验构象系综,从而揭示了现有模型的系统性缺陷并指明了下一代功能预测模型的开发方向。
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生物物理学是一门迷人的交叉学科,它像一座桥梁,将物理学的精密原理与生命的复杂奥秘连接起来。在这里,研究者利用物理工具去解码细胞如何运作、蛋白质怎样折叠,甚至探索意识背后的物质基础,让抽象的生命现象变得清晰可测。
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该研究通过物理基础评估发现,当前最先进的蛋白质结构预测模型(如 AlphaFold2、AlphaFold3 和 ESMFold)虽掌握了基本能量原理,但在分子相互作用构象偏好上存在普遍偏差,导致大量非共价相互作用被错误分配且无法复现实验构象系综,从而揭示了现有模型的系统性缺陷并指明了下一代功能预测模型的开发方向。
该研究通过解析人线粒体色氨酰-tRNA 合成酶与 indolmycin 及 Mn²⁺-ATP 复合物的晶体结构并结合热力学分析,揭示了 ATP 与 Mg²⁺协同作用通过形成特定的金属离子配位构象,显著增强了 indolmycin 对该酶的高亲和力结合,且该机制与人线粒体酶及细菌同源酶相似,而不同于人胞质酶。
本研究利用光镊技术首次在分子水平上证实,钙调素(Caldesmon)不仅是平滑肌收缩的机械抑制剂,通过竞争性抑制肌动球蛋白结合并引入阻力来降低力量产生,还是去磷酸化过程中加速松弛的关键调节因子,从而为理解高血压和哮喘等平滑肌相关疾病的病理机制及开发靶向疗法提供了新的分子基础。
本文提出了一种名为 CGRig 的刚体蛋白质模型,该模型通过保留残基级相互作用位点并结合过阻尼朗之万动力学,在显著降低计算成本的同时实现了长时程、大规模蛋白质组装的高效模拟,并成功复现了扩散系数、复合物结构及结合速率等关键物理特性。
该研究鉴定出一种在裂殖酵母中响应葡萄糖饥饿而诱导表达的新型核糖体因子 SNOR,它通过在休眠期抑制翻译并在复苏期促进翻译重启,揭示了真核生物应对细胞休眠的分子机制。
该研究开发了一种调查者盲法的分析流程,通过对 G 蛋白偶联受体(GPCR)的分子动力学模拟数据进行无监督聚类分析,不仅验证了已知的功能微开关,还发现了包括跨膜螺旋 2 的弯曲及其与跨膜螺旋 3 的耦合“活塞”运动在内的两个潜在新结构基序。
该研究提出并验证了突变鲁棒性指数(基于 ThermoMPNN 预测的氨基酸替换稳定性变化)能有效预测天然及从头设计蛋白质的局部动力学特征,其预测能力不仅媲美 AlphaFold2 的置信度评分,还能提供互补信息,揭示了突变敏感性与结构刚性之间的物理联系。
该研究利用高分辨率扩散映射技术结合遗传学实验与聚合物模型,揭示在人类细胞周期中,DNA 含量的加倍而非黏连蛋白介导的姐妹染色单体束缚,是导致染色质运动性随细胞周期进程(从 G1 期到 G2 期)逐渐降低的根本原因。
该研究通过推导解析理论并利用包含 6.2 万种抗体变体的实验数据,验证了蛋白质结合亲和力作为可调参数来定制生物物理适应度景观的可行性,并成功构建了与理论高度吻合的实验相图。
本文介绍了 OpenFPM,这是一个基于树莓派和 3D 打印低成本硬件的开源傅里叶叠层显微镜平台,能够利用 Python 接口实现大视场(1 毫米)下的高分辨率复振幅成像。