AlphaFold编辑历史

# AlphaFold

## 1 背景与发展历程

### 1.1 蛋白质折叠问题

蛋白质是由氨基酸按特定序列连接而成的生物大分子，其生物学功能完全依赖于其独特的三维空间结构。然而，从一维的氨基酸序列到三维结构的折叠过程，至今仍是生物学中最根本的谜题之一。这一问题的核心在于：给定一条氨基酸序列，能否通过计算准确预测其最终折叠成的三维形状？

#### 1.1.1 结构与功能的关系

蛋白质的功能与其结构高度耦合。例如，酶催化特定化学反应，需要活性位点的精确空间排布；受体与配体结合，需要结合口袋的几何互补性；抗体识别抗原，依靠互补决定区的构象匹配。结构中的微小改变（如一个关键残基的侧链取向）即可导致功能丧失或获得。因此，获取蛋白质的三维结构是理解其功能机制的先决条件。

#### 1.1.2 传统实验方法的局限

传统上，蛋白质结构主要通过X射线晶体学、核磁共振波谱和冷冻电镜等实验方法测定。这些方法尽管精确，但存在显著限制：X射线晶体学需要培养高纯度单晶，耗时数月甚至数年，且并非所有蛋白质都能结晶；核磁共振适用于小分子量蛋白质；冷冻电镜则对样品质量和仪器要求极高。据统计，已测序的蛋白质数目以亿计，而通过实验解析的蛋白质结构仅约二十万，二者之间的巨大缺口被称为“序列-结构鸿沟”。

### 1.2 CASP竞赛的挑战

CASP，即“结构预测的关键评估”，是每两年举办一次的国际蛋白质结构预测竞赛。作为该领域的奥林匹克盛事，CASP的核心目标是通过独立盲测，客观评估各类计算方法在预测蛋白质结构上的表现。

#### 1.2.1 CASP的组织与评估标准

CASP组织者事先收集已解析但未公开的蛋白质结构，将氨基酸序列分发给参赛者，参赛者提交预测模型后，与实验