重磅，Claude破解首个原核巨型蛋白，40年神秘结构现真身

Anthropic在最新公布的研究中，把Claude Science拉进实验室，向困扰学界约40年的穹窿体（Vault）发起攻关。Vault是一种大型中空蛋白质复合体，1986年首次被发现，广泛存在于包括人体在内的真核细胞中，但具体生物学功能至今仍未确认。此次，研究团队把目光转向原核生物及感染细菌的噬菌体，希望借助更简单的生物系统，探索这种神秘结构的形成机制。从150亿条蛋白质序列搜寻，到DNA设计、纯化方案优化，再到冷冻电镜数据处理，Claude几乎贯穿了整条科研链路。

从41到1507：细菌世界藏着穹窿体图纸

研究团队让Claude在约150亿条预测蛋白质序列中展开地毯式搜寻，寻找与Vault相关的蛋白线索。结果相当出人意料：

• 这类蛋白遍布29个细菌门和4个古菌门，连感染细菌的噬菌体里也藏着大量同类基因；
• 人类已知的穹窿体蛋白家族从41个扩充到1507个，规模暴增约36倍；
• 它们在细菌界相当罕见，只出现在不到1%的物种里，还经常与抗病毒防御基因紧挨着，很可能是细菌防病毒的特种装备。

这一步的意义在于，研究团队不仅是在真核生物之外“偶遇”了相似结构，而是在细菌和噬菌体世界里找到了大量可供实验验证的候选图纸。困住学界40年的难题，第一次有了大规模、可操作的突破口。

44个候选蛋白闯进大肠杆菌

找到线索只是第一步，接下来得把它们真正造出来。研究人员从大量候选序列中挑出44个，让Claude包办了合成DNA设计、表达开关配置乃至订购方案。转入大肠杆菌后，15个候选序列成功造出了可溶性蛋白；最终，7种蛋白质能够形成类似Vault的颗粒，冷冻电子显微镜进一步确认了其中4种颗粒的完整结构。

此次重点解析的是一种名为L05的噬菌体来源蛋白质。由它组装形成的Vault结构包含96个相同蛋白质亚基，而人体Vault通常由78个主要结构蛋白亚基组成。新结构长约54纳米、宽约45纳米，虽然比人体Vault更短，但因外形更接近球体，内部容积反而增加约25%。研究人员还通过复制蛋白质中的部分重复片段，设计出15种蛋白质变体，成功让Vault颗粒的内部容积进一步增加约20%，证实了壁重复序列数量可以直接调节Vault的大小。

3天提纯被压成90分钟

结构解析之前，先要把颗粒干净地捞出来。传统的穹窿体分离方法需要把样品放进蔗糖溶液里超速离心，整套流程足足耗费3天，根本没法批量筛查。为了提速，人类研究员打算改用分子排阻层析法（SEC）：让样本流过装满多孔微珠的柱子，小分子卡进孔洞里慢慢走，而块头巨大的穹窿体钻不进去，只能走直线第一个冲出来。

Claude协助优化实验方案，并提出直接将破碎细胞的内容物装入色谱柱。最终，从细胞处理到制备显微镜样品的时间被压缩到约90分钟。原本以“天”为单位的纯化流程，被改写成以“分钟”计的操作，这让后续批量筛查和结构分析成为可能。

34小时拼出首个完整结构

在冷冻电镜三维重建环节，Claude调用了内部多Agent集群和开源软件RELION，并利用计算资源处理冷冻电镜数据。在人类研究人员指导下，团队仅用34小时便获得首个完整结构模型，最终结构图谱在约一周后完成。Anthropic估计，按照传统流程，相关工作通常需要数周。

更值得注意的是分工方式：除了电镜三维重建调用了内部多Agent集群外，其余基因挖掘、DNA设计、提纯方案与小分子筛查，全靠普通人随手可用的Claude标准工具完成。L05达到3.2 Å的高分辨率，其数据已存入蛋白质数据库（Protein Data Bank）。这些数据为未来开发可定制大小的药物递送载体提供了可能，不过相关应用尚未得到实际验证。

论文最后一页点名Claude

论文的最后，Claude被郑重点名——“这一研究中的所有代码都由Claude编写，所有计算分析均由Claude执行。作者负责指导分析并对内容负责。”当年亲手发现穹窿体的Leonard Rome教授读完论文后难掩兴奋，盛赞这项突破为解开穹窿体的功能之谜开辟了全新路径。

但这项研究也暴露了AI参与科学实验的边界。Anthropic披露，Claude曾设计出存在问题的细胞培养方案，导致项目延误两周；在早期冷冻电镜数据处理中，Claude还曾跳过标准步骤，生成存在缺陷的结构图谱，最终由研究人员发现并纠正。Vault在活细胞中的具体功能依然未知，潜在纳米载体应用也仍停在研究基础层面。

从150亿条序列中翻出36倍新家族，到把3天纯化压到90分钟，再到34小时拼出首个完整结构模型，Claude这次不是简单“打下手”，而是深度参与了基因挖掘、实验设计和计算分析。基础科学发现的“摩尔定律”时刻，已经轰然降临。