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Nat Protoc | 通用蛋白与核酸结构比对新算法US-align

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2025-08-03 09:06
    

主要观点总结

本文介绍了基于深度学习结构预测模型的蛋白质、核酸及其复合物结构比对的核心任务。针对现有比对工具的局限性,张成辛研究员团队开发的通用结构比对工具US-align能支持多种类型分子的快速统一比对,并在近期的研究论文中对其进行了详细介绍。US-align具备三种使用方式,新增了循环排列结构比对模块并支持多结构比对任务。该工具以统一的TM-score打分函数描绘蛋白与核酸结构间的相似性,为科研人员提供了高效、灵活、直观的结构分析平台。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及重要性

随着深度学习结构预测模型的发展,蛋白质、核酸等生物大分子的结构比对在功能注释、药物设计与进化研究中发挥着重要作用。现有的比对工具往往存在局限性,难以满足多样化研究场景的需求。

关键观点2: US-align工具的特点

US-align支持蛋白质、DNA、RNA及其复合物的快速统一比对,具备命令行、PyMOL插件和网页服务器三种使用方式。该工具构建于张阳团队早期研究的TM-score和TM-align基础上,并扩展至核酸、蛋白–核酸复合物比对,支持循环排列结构比对模块和多结构比对任务。

关键观点3: US-align的创新点与优势

US-align是目前少数可同时处理单体、复合物、多结构、序列和非序列顺序比对,以及循环排列比对的通用结构工具。它以统一的TM-score打分函数描绘蛋白与核酸结构间的相似性,提供高效、灵活、直观的结构分析平台。

关键观点4: US-align的实用性和扩展性

相较于2022年开发的早期纯命令行版本,最新版本的US-align加入了循环排列结构比对与批量结构比对模块,支持PyMOL、UCSF ChimeraX、RasMol以及网页服务器等多种可视化方式。这使得复杂多样的三维结构比对任务得以快速、高效与直观地进行。

关键观点5: 未来研发方向

目前,US-align尚未能有效进行柔性结构比对。开发新型的柔性结构比对算法将是US-align平台的未来研发方向之一。


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