Anthropic 生物研究团队发文介绍用 Claude 研究穹窿体的进展，首次证明细菌和噬菌体里的同类蛋白也能拼成穹窿体，并解出其中一个的 3D 结构。团队称分离颗粒的实验从约 3 天缩到 90 分钟，冷冻电镜分析 34 小时出第一版模型，而人工通常需要几周到几个月。文章也列出 Claude 的两处错误，包括实验方案添加剂失误导致项目倒退两周，并说明该工作已投 bioRxiv、尚未经同行评审。
同一件事，精选收录的是《Anthropic 生物团队用 Claude 解析细菌穹窿颗粒三维结构》
40 年前在人体细胞里发现的巨型蛋白“桶”，至今没人知道它干什么用。Anthropic 用 Claude 在细菌里找到了它的同类
科学家 40 年前就在我们的细胞里发现了一种巨大的空心蛋白“桶”，叫穹窿体（vault），到现在还不知道它是干什么的。
Anthropic 生物研究团队 11 月 4 日发文，介绍他们用 Claude 研究穹窿体的进展：
- 第一次证明细菌和噬菌体（专门感染细菌的病毒）里的同类蛋白也能拼成穹窿体
- 分离这些颗粒的实验从约 3 天缩到 90 分钟
- 解出其中一个的 3D 结构，34 小时出第一版模型
细菌长得快、好操作，在细菌里研究穹窿体，科学家更有希望弄清它的用途，将来还可能把它改造成运送酶的纳米胶囊。
【穹窿体是什么，为什么值得找】
穹窿体是一种空心的蛋白质“桶”，人体几乎每个细胞里都有，是已知最大的细胞内分子结构之一。1986 年 Leonard Rome 和 Nancy Kedersha 在电子显微镜下发现它，觉得它带肋条的外壳像教堂的拱顶，就起了这个名字。
科学家猜过它负责运输分子、帮细胞抵抗抗癌药这类毒物、参与免疫，都没被证实。天生缺穹窿体的小鼠也照样正常活着。
难研究的一个原因是，生物学家最常用的实验生物，酵母、果蝇、线虫，恰好都没有穹窿体。以前只在动物、植物这类复杂生物里见过完整的穹窿体。细菌里找到过相似的蛋白，但没人证明它们真能拼成桶。
这条路以前走通过：人类的好几种免疫机制，就是先在细菌里找到“远亲”，才弄清了来源。
【Claude 干了什么，快了多少】
整个项目用了不到 4 个月。团队成员以前没做过这么大的蛋白质组装体，结构生物学经验也有限。分工是研究员拿主意，Claude 执行并提建议。
第一步，找亲戚。Claude 在约 150 亿条预测蛋白序列里搜穹窿体蛋白的同类，发现它们分布很广，出现在 29 个细菌门和 4 个古菌门里，但很稀少，在有基因组测序的物种里不到 1%。
第二步，把蛋白造出来。研究员挑了 44 个候选，Claude 把每个蛋白序列转成适合宿主细胞的 DNA 设计，加好控制开关，准备好下单。最后有 15 种在大肠杆菌里产出了可用的蛋白。
第三步，把颗粒分离出来。传统方法要约 3 天。团队想改用一种按颗粒大小筛分的柱子，Claude 一开始反对，理由是折叠坏掉的蛋白团块会和穹窿体一起流出来。
团队坚持要试，Claude 就推荐了具体的柱子和检验办法。接着 Claude 提议，把细胞破碎后的“原汤”不经提纯直接倒进柱子。
研究员起初犹豫，因为这种柱子很贵，原汤可能把它堵住或污染，结果试成了。从细胞到电镜样品，时间缩到约 90 分钟。15 种蛋白里有 7 种拼成了像穹窿体的颗粒，冷冻电镜确认了其中 4 种，2 种来自噬菌体，2 种来自细菌。
第四步，解结构。冷冻电镜是把大量颗粒速冻，用电子束拍照，再把成千上万张照片合成一个 3D 模型。这一步人工通常要几周到几个月，靠专业软件一点点调。
这次 Claude 在 Anthropic 内部的多 agent 系统里自己装好开源软件 RELION，跑完每一步，研究员只在关键的分析决策上给意见。
34 小时出了第一版完整模型，开始处理后约一周出了最终结果。推文里说的“几周到几个月缩到几天”，指的就是这一步。
【发现了什么】
解出结构的是一种噬菌体蛋白，团队叫它 L05。噬菌体借细菌的身体造蛋白，所以这个桶是在细菌细胞里组装的。
它由 96 个相同的蛋白拼成，上下两半各 48 个，人的穹窿体是 78 个。它更矮更胖，长约 54 纳米、宽约 45 纳米（人的是 67 和 40），内部空间反而大了约 25%。这是在细菌这类简单生物里找到的最大蛋白质外壳之一。
团队还做了两组改造。改动蛋白之间的接触点，有的只改一处，桶就封不上口，变成敞开的花环状。把蛋白里重复 7 次的那段“墙砖”多复制两段，变成和人一样的 9 段，桶就变得更大，内部空间又多了约 20%。这说明穹窿体可能是靠复制自己的墙砖在进化中变大的，将来也可以改造成运送酶的纳米胶囊。
功能还是没找到，但有一条线索：每个蛋白的一个小口袋里都卡着一个认不出来的小分子。Claude 发现它的形状像辅酶 A，一种细胞用来搬运化学基团的常见“帮手分子”。如果真是它，就是关于功能的第一个提示。
发现者之一的 Rome 是这个项目的顾问。他看过结构后说，弄清穹窿体的功能仍然极其困难，这次发现的范围这么广，说明它的功能可能很复杂。
【Claude 犯了什么错，怎么改的】
文章列了两个错。一个是 Claude 写的实验方案里，培养基加了一种会妨碍把 DNA 送进细胞的添加剂，项目因此倒退两周。另一个发生在冷冻电镜处理早期，Claude 跳过了一个标准步骤，做出的 3D 图把结构和它的镜像混在了一起，就像左手和右手的照片叠成一张。研究员让它别再即兴发挥，原话是“除非常规做法不管用，否则我们就按常规来”。
团队把实验记录交给训练 Claude 的机器学习研究员，让他们看模型错在哪里，用来调整 Claude 学习的数据。研究员说，项目期间新模型陆续上线，Claude 设计 DNA 的错误看起来少了，也更会提前指出实验里的坑。在团队熟悉的领域，错误很快被发现；在不熟的领域，错误就要花更多时间才找得到。团队的结论是利远大于弊。
【普通实验室能照着做吗】
Anthropic 说，这次的大部分工作，一般实验室用现有的 Claude 产品就能做。唯一的例外是冷冻电镜分析，这次为了省时间用了几百块 GPU 并行，超出一般高校的算力条件。
这些穹窿体目前只在大肠杆菌里造出来过，在它们原本所在的细菌和噬菌体里会不会形成，还没验证。论文是预印本，已投 bioRxiv，还没经过同行评审。Rome 拿 Anthropic 的顾问费。
原文：https://www.anthropic.com/research/investigating-vault-particles-with-claude
预印本：https://www-cdn.anthropic.com/76e55fbe85697afbaae16b839498dc00797dec30.pdf
https://x.com/AnthropicAI/status/2118073667858887068/video/1
We’re sharing how our biology research team worked with Claude to map the first 3D structure of a vault particle from bacterial life. Vault particles are a longstanding mystery. They are barrel-shaped objects, among the largest protein structures found in our cells. They were first discovered by Leonard Rome and Nancy Kedersha in 1986, but their function remains unknown. With Claude, we’ve found results that might bring us closer to solving that mystery. Until now, vaults were only known in the cells of complex things like animals and plants. We have shown that similar proteins from bacteria (and the viruses that infect them) can also assemble into vaults. Finding the structures in these simpler forms of life may make it easier to investigate their function in our own cells. For our life sciences team, the project was also a demonstration of the potential (and the limitations) of using AI to accelerate science. In our full piece, we discuss how Claude was able to dramatically speed up some stages—manually determining the vault particle’s structure would have taken weeks to months of painstaking work, but here it took days. We also discuss how Claude made some simple mistakes along the way, and how we collaborated with our machine learning researchers to address them. Read more: https://www.anthropic.com/research/investigating-vault-particles-with-claude在 X 查看被引用的帖子
来源：宝玉 · x.com