Anthropic研究人员利用Claude绘制了一个源自噬菌体的细菌穹窿体颗粒。

科学家首次绘制出与细菌生命相关的穹窿体颗粒的三维结构，揭示了这类神秘蛋白组装体中一个此前未被探索的分支。这一发现可能为研究人员提供一种更简单的方法，用以研究人类细胞中发现的类似结构。Anthropic的生物学研究团队在整个研究过程中使用了Claude，从识别有希望的蛋白到重建其分子结构。

近四十年来，穹窿体颗粒一直令生物学家困惑。尽管它们体积巨大，并广泛存在于复杂生物中，研究人员仍无法解释其生物学目的。新发现表明，相关蛋白可以在细菌和噬菌体中组装成类似结构。这一发现可能帮助科学家追溯其进化历史，并理解它们在活细胞中的作用。

横跨生命的谜团

Leonard Rome和Nancy Kedersha于1986年首次识别出穹窿体颗粒。这些中空的桶状结构是人类细胞中发现的最大蛋白复合体之一。哺乳动物穹窿体含有78个主要蛋白拷贝，排列成两个对称的半部。

尽管经过数十年研究，其生物学目的仍不确定。研究人员曾提出它们可能在细胞运输、耐药性和免疫防御中发挥作用。然而，实验尚未确凿地证实其中任何一种功能。

这些结构也出现在进化树的许多分支中。它们存在于从黏菌到人类的生物体内，这暗示其具有重要的生物学作用。然而，由于常见实验室模式生物缺乏穹窿体，研究人员一直难以对它们进行研究。

我们正在分享我们的生物学研究团队如何与Claude合作，绘制来自细菌生命的穹窿体颗粒的首个三维结构。

穹窿体颗粒是一个长期未解之谜。它们是桶状物体，是我们细胞中发现的最大蛋白结构之一。它们曾……
—— Anthropic（@AnthropicAI）2026年11月4日

Anthropic团队在约150亿条预测蛋白序列中搜索远亲。搜索在29个主要细菌类群和4个古菌类群中识别出潜在穹窿体蛋白。研究人员挑选了44个候选对象进行实验室测试。

细菌穹窿体内部

实验显示，在15个成功产出的蛋白中，有7个组装成了穹窿体样颗粒。冷冻电子显微镜（cryo-EM）确认了其中4个候选对象的结构。两个来自细菌，另外两个来自噬菌体。

研究人员选择了一种名为L05的噬菌体来源蛋白进行详细结构分析。噬菌体是感染细菌并利用其细胞机制的病毒。L05蛋白组装成一个完整结构，其中包含96个自身拷贝。

所得颗粒长约54纳米，宽约45纳米。其总分子质量约为9.5兆道尔顿。尽管长度更短，该结构包裹的体积却比哺乳动物穹窿体多约25%。

研究人员还修改了该蛋白，以研究这些结构如何生长。添加两个重复片段后，产生了一个更大的颗粒。其包裹体积增加了约20%。

这些实验表明，蛋白复制可能帮助穹窿体进化出不同大小。它们还揭示了微小的结构变化如何阻止颗粒正常闭合。

Claude加速发现

Claude在整个研究过程中都有贡献，包括蛋白搜索、DNA设计、纯化和显微镜分析。一项重大突破涉及简化颗粒分离过程。

传统纯化方法大约需要三天。团队开发了一种基于色谱法的方法，将过程缩短至约90分钟。Claude帮助识别合适设备并优化实验流程。

研究人员还使用Claude处理冷冻电镜数据。他们首个完整结构模型在34小时内出现。团队估计，传统分析可能需要数周。

然而，该项目在带来收益的同时也暴露了局限。一个实验方案引入了一种添加剂，干扰了DNA递送。这个错误使研究延迟了两周。Claude还在跳过标准处理步骤后生成了不准确的结构图。

研究人员最终通过更密切的监督纠正了这些问题。他们还与Claude的开发团队分享了实验室观察结果，以改进未来表现。

尽管取得了结构上的突破，核心谜团仍未解开。研究人员尚未确定穹窿体颗粒在活生物体内实际做什么。其最初发现者之一Leonard Rome称这个问题极具挑战性。新发现为回答这个问题提供了另一条途径，但其中许多生物学机制仍未被探索。

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