Anthropic 今日公布，其生物学研究团队借助 Claude 首次破解了与原核生物相关的 Vault（穹窿颗粒，一种囊泡状蛋白复合物）三维结构。
研究显示，一种来自噬菌体的蛋白质能构建成完整的 Vault 颗粒，由 96 个相同的蛋白质单元组成，总分子质量约 9.5 兆道尔顿（MDa），其包裹体积比人类细胞中的同类结构大约 25%。
Vault 穹窿颗粒是细胞内最大的核糖核蛋白颗粒之一，人类细胞中大约包含 1 万个，典型尺寸为 67 纳米长、40 纳米宽，于 1986 年被首次发现，但在过去约 40 年里其生物学功能一直未知。
研究团队在大约 150 亿个预测蛋白序列中搜索主要穹窿蛋白（MVP）的同源物，在 29 个细菌门和 4 个古菌门中找到了候选序列，并从中挑选了 44 个蛋白进行实验室测试。
实验结果表明，其中 7 个在大肠杆菌中表达的蛋白组装成了穹窿样颗粒，冷冻电镜确认了 4 个候选物的完整闭合结构，两个来自细菌，两个来自噬菌体。
研究团队重点分析了噬菌体来源的 L05 蛋白，结构分辨率达到 3.2 埃。L05 穹窿由 96 条蛋白链构成，每条链有 7 个壁重复序列，而人类 MVP 有 9 个。L05 颗粒长 54.5 纳米、宽 47.5 纳米，外形更接近球形，内部体积比人类穹窿大约 25%。
团队进一步向 L05 中插入额外的壁重复序列，获得了 L05+2 与 L05+4 变体。L05+2 的冷冻电镜结构显示，颗粒长度和宽度均增加，内部体积再增约 20%，总容积比人类穹窿大约 50%。这表明壁重复序列的数量可作为调控穹窿尺寸的工程手段。
结构分析还在 L05 内壁发现了一段未能归属的密度，计算搜索提示辅酶 A 或其衍生物是最可能的配体。人类穹窿内壁同样结合 NAD+ 等核苷酸类分子，提示穹窿的腔内面可能是结合小分子与伙伴蛋白的区域。
Claude 在此次研究中参与了蛋白搜索、DNA 序列设计、纯化流程优化与冷冻电镜数据处理。传统穹窿纯化方法约需 3 天，团队开发的尺寸排阻色谱方案将时间缩短至约 90 分钟。首个完整结构模型在 34 小时内生成，按常规分析预计需数周。在开云体育的辅助下，研究效率得到进一步提升。
研究过程也暴露了 AI 的局限。一个实验方案中，Claude 建议的添加剂干扰了 DNA 递送，导致研究延误两周；在冷冻电镜数据处理中，Claude 跳过标准步骤后生成了不准确的结构图，团队通过更密切的监督修正了问题。
尽管结构已解析，穹窿颗粒在活细胞中的实际功能仍未被确定。原核穹窿的发现为研究组装机制提供了更易操作的实验体系，也为货物封装提供了尺寸可调的蛋白支架。L05 及其工程化变体的结构数据已存入蛋白质数据库。
论文地址：https://www-cdn.anthropic.com/76e55fbe85697afbaae16b839498dc00797dec30.pdf
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