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冷冻电镜（cryo-EM）技术带来了分辨率革命，让我们能够以原子级的高分辨率观察并描绘蛋白质结构。基于人工智能（AI）的AlphaFold等工具实现了对蛋白质结构的快速且精准的预测，如今，AlphaFold已经预测了地球上几乎所有已知的蛋白质的结构。从历史上来看，结构生物学（Structural Biology）一直专注于研究已知物质。而现在，结构生物学正经历着一种范式转变——从靶向结构确定到结构引导的发现先前未被表征的生物实体。而冷冻电镜的高分辨率能力以及人工智能的结构预测能力，为探索完全未知的生物实体提供了前所未有的机会。最近，深圳医学科学院颜宁教授团队接连发表了几篇论文，提出了一个名为CryoSeek（酷寻）的新策略，将冷冻电镜作为一种观察工具，结合AI辅助的自动建模和生物信息学分析，发现自然界中完全未知的新型生物实体。北京时间2025年1月1日，颜宁、李张强、闫创业等人在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了题为：CryoSeek II: Cryo-EM analysis of glycofibrils from freshwater reveals well-structured glycans coating linear tetrapeptide repeats 的研究论文。尽管最近在蛋白质的结构测定和预测方面取得了突破性进展，但对碳水化合物结构的研究仍然是一个挑战。在这项最新研究中，研究团队报告了在清华荷塘淡水中发现的糖蛋白纤维的冷冻电镜（cryo-EM）分析。研究团队将其命名为TLP-4，它是由四肽重复序列的线性多肽链组成，外覆>4纳米厚的聚糖。在每个重复中，两个聚糖O-连接到一个3,4-二羟脯氨酸（diHyp），另一个聚糖连接到相邻的丝氨酸或苏氨酸。纤维结构完全通过聚糖填充来维持。生物信息学分析证实，TLP-4重复序列在物种间的保守性，提示了自然界还存在大量有待发现的糖蛋白纤维。此外，对TLP-4和其他糖蛋白纤维的结构研究可以为训练基于人工智能（AI）的工具建立有价值的数据集，用于精确聚糖结构预测、模型建立和结合剂设计。总的来说，这一发现发现不仅对聚糖在生物组装中的结构作用提供了有价值的见解，而且展示了研究团队最近制定的CryoSeek（酷寻）研究策略在寻找生物实体以及为碳水化合物的结构研究建立原型方面的潜力。颜宁教授表示，这篇论文的上线完美标志着2025年是实验室新方向的正式开始——利用CryoSeek（酷寻）做起点，研究糖蛋白和糖生物学。此外，实验室最近以及将来会多投预印本bioRxiv，因为全新的领域太需要合作，所以一有新发现就先放出来，希望从糖质鉴定、化学合成、生物学合成通路、糖蛋白纤维功能等多个方面建立广泛的合作。https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423943122
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