AlphaFold3，模型預(yù)測性能和使用操作教程

來源：發(fā)布時間：2024-12-25

生WU復(fù)合物準(zhǔn)確模型的建立對于細(xì)胞功能解析與YAO物設(shè)計至關(guān)重要。alphaFold 3(AF3)的出現(xiàn)改變了這一局面，它能夠預(yù)測包括蛋白質(zhì)、DNA、RNA、配體小分子、離子和修飾殘基在內(nèi)的復(fù)合物的聯(lián)合結(jié)構(gòu)。AF3的高精度預(yù)測能力將為我們更深入地理解細(xì)胞功能、合理設(shè)計ZHI療YAO物以及推動生WU科學(xué)的發(fā)展提供有力的支持。

一、模型預(yù)測性能

1. 蛋白-小分子配體結(jié)構(gòu)預(yù)測準(zhǔn)確性更高

AF3還比各種單一任務(wù)模型表現(xiàn)出更高的性能(圖1a)，包括蛋白-小分子、核酸、共價、抗原抗體等各種分子相互作用。蛋白質(zhì)-配體結(jié)構(gòu)預(yù)測的AF3性能在PoseBusters數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了160項評估，圖1a可見，AF3明顯優(yōu)于基于結(jié)構(gòu)的Vina，以及RFAA模型。圖1b-d三個示例，AF3實現(xiàn)了準(zhǔn)確的預(yù)測，但對接工具 Vina 和 Gold 卻不能對接成功。為了與RFAA結(jié)果進(jìn)行比較，作者在PoseBusters V1，V2數(shù)據(jù)集進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示，AF3預(yù)測性能優(yōu)于DiffDock、Uni-mol V2、Vina（圖1e-j）。

圖1 AF3在預(yù)測蛋白-小分子結(jié)構(gòu)性能比較（Ref. Fig1/Extended Data Fig3/4）

2. 蛋白-核酸復(fù)合物或RNA單體預(yù)測準(zhǔn)確性更高

AF3夠比RoseTTAFold2NA更準(zhǔn)確地預(yù)測蛋白質(zhì)-核酸復(fù)合物和 RNA 結(jié)構(gòu)(圖2)。從圖2可見，AF3的蛋白-核酸對接成功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RoseTTAFold2NA算法。

圖2 AF3在預(yù)測蛋白質(zhì)-核酸復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測性能比較（Ref. Fig1）。PDB數(shù)據(jù)庫中蛋白-RNA，蛋白-雙鏈DNA；CSAP15比賽中RNA單體的成功率。成功率針對復(fù)合物是iterface LDDT，單體RNA為LDDT。N表示靶點的數(shù)量。

3. 共價修飾預(yù)測準(zhǔn)確性更高

AF3還可以準(zhǔn)確預(yù)測共價修飾(鍵合配體、糖基化、修飾的蛋白殘基和核酸堿基)(圖 3a-b)。修飾包括對任何聚合物殘基(蛋白質(zhì)、RNA或DNA)的修飾。成功率定義為RMSD < 2 ?。

圖3 AF3在預(yù)測共價修飾性能比較（Ref. Fig1/Extended Data Fig6）。a. 縱坐標(biāo)成功率定義為配體RMSD < 2 ? 的百分比，N表示靶點的數(shù)量。依次為，蛋白鍵和小分子、蛋白糖基化、蛋白修飾、DNA/RNA修飾。b.在磷酸化 (SEP、TPO、PTR、NEP、HIP)場景，AF3的預(yù)測成功率，PTM表示轉(zhuǎn)錄后修飾。

4. 蛋白-蛋白/蛋白單體預(yù)測準(zhǔn)確性更高

AF3相對于 AlphaFold-Multimer v2.3也提高了蛋白質(zhì)復(fù)合物準(zhǔn)確度（圖4）?？贵w蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測尤其顯示出顯著的改善。

圖4 AF3在預(yù)測蛋白-蛋白/蛋白單體性能比較（Ref. Fig1/Extended Data Fig7）。蛋白Multimer、蛋白-抗體、蛋白單體在Recent PDB評估集上的預(yù)測成功率。蛋白Multimer、蛋白-抗體的成功率定義為DockQ > 0.23。蛋白單體使用LDDT指標(biāo)定義成功率。N表示靶點的數(shù)量。

二、使用操作教程（AlphaFold Server需要科學(xué)上網(wǎng)，建議使用Google瀏覽器）

1. 進(jìn)入AlphaFold Server網(wǎng)站（圖5a），該網(wǎng)站提供了訪問AlphaFold3的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，無需代碼，通過上產(chǎn)數(shù)據(jù)即可完成包含蛋白質(zhì)、DNA、RNA、配體、離子的高精度生WU分子結(jié)構(gòu)預(yù)測。

2. 使用谷歌賬號登錄之后，進(jìn)入Server頁面，右上角Remaining jobs表示用戶剩余的訪問次數(shù)，每進(jìn)行一次蛋白質(zhì)預(yù)測，Remaining jobs都會減1。目前AlphaFold Server為每個用戶每天提供了10次蛋白質(zhì)預(yù)測的次數(shù)，對于大多數(shù)人來說應(yīng)該是足夠的（圖5b）。