癌症基因的准确识别是癌症基础研究和精准医疗领域的核心难题。近日，Jilin University与Zhejiang Sci-Tech University的研究团队在《Briefings in Bioinformatics》期刊上发表了题为《Cancer gene identification through integrating causal prompting large language model with omics data–driven causal inference》的原创性研究论文。本文完整梳理了该论文的研究背景、学术创新、方法流程、研究结论及其深远意义。 一、学术研究背景 1. 多组学癌症基因识别的需求 癌症作为全球范围内死亡率最高的疾病之一，其发生和进展本质上是一个...

学术背景与研究动因 近年来，蛋白质-配体对接（protein–ligand docking）作为虚拟药物筛选（virtual drug screening）和结构基础新药研发（structure-based drug discovery）的核心技术，得到了迅速发展。随着大规模高通量筛选技术的应用，药物发现的效率有所提升，但新药开发依然面临成本高昂、周期漫长、转化率有限等问题。传统的小分子对接方法多基于蛋白质与配体三维结构及能量函数的评估，但如何进一步提升对接的精准度，是该领域持续努力解决的关键技术难题。 与此同时，冷冻电镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）技术以其无需结晶、可解析膜蛋白与大分子复合物等特点，已发展为结构生物学的重要手段。虽然部分冷冻电镜密度...

学术背景与研究意义 近几十年来，治疗性蛋白（therapeutic proteins）由于其在医学领域的巨大潜力，成为生物制药行业的研究重点。治疗性蛋白药物以其高度的靶向性为优势，被认为对许多以往难以治疗的急性或慢性疾病（如某些自身免疫病、癌症等）提供了解决方案。从1880年代血清治疗的发现到1986年首个单克隆抗体药物muromonab-CD3的推出，治疗性蛋白市场持续扩大，预计将在2032年达到近474亿美元。然而，治疗性蛋白引发免疫反应（immunogenicity）这一问题却一直困扰着药物研发人员。免疫反应既可能带来有害副作用，也可能激活治疗机制，例如疫苗就是通过激发体内免疫应答以实现免疫保护。 在蛋白药物所引发免疫反应的分子机制中，MHC（major histocompatibil...

跨越蛋白结构预测新纪元的学术背景 蛋白质结构解析一直是分子生物学和生命科学领域的核心挑战之一。传统的实验方法如X射线晶体学、核磁共振（NMR）以及冷冻电子显微镜，虽然为蛋白质三维结构研究提供了坚实基础，但因样品制备复杂、时间成本高昂且对蛋白适用范围有限，难以广泛覆盖整个蛋白组蛋白质（proteome）。自2020年DeepMind开发的AlphaFold2（AF2）系统问世以来，蛋白质结构预测领域迎来了划时代的进展。AlphaFold2利用深度学习方法，使几乎所有已知蛋白质序列都能实现高质量结构预测，极大拓展了结构覆盖范围，对生物医学、基础生命科学甚至药物设计领域产生深远影响。 值得关注的是，AlphaFold2发布后，其预测结构数据库迅速建立并对外开放，学术界掀起了以AF2结构为基础的二次...

学术背景 生物发光技术（bioluminescence）是一种高度敏感且非侵入性的成像技术，能够在活体生物中进行实时监测，而无需外部光源。荧光素酶（luciferase）是催化发光反应的关键酶，但天然荧光素酶存在诸多局限性，如蛋白质折叠不良、体积大、依赖ATP、催化效率低等。这些限制阻碍了生物发光技术在生物医学研究中的广泛应用。近年来，尽管通过定向进化（directed evolution）等方法对天然荧光素酶进行改造取得了一定进展，但仍无法完全克服这些局限性。 为了解决这些问题，研究团队利用基于深度学习的蛋白质设计方法，从头设计（de novo design）了一类新型荧光素酶，称为NeoLux系列。这些人工设计的荧光素酶不仅具有优异的催化效率、稳定性、体积小、不依赖ATP等特性，还能够与...

背景介绍 铁死亡（Ferroptosis）是一种由铁依赖的脂质过氧化引发的细胞死亡形式，近年来被认为在癌症治疗中具有巨大潜力。癌细胞通过多种分子改变和代谢重编程机制来避免铁死亡，其中谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）是铁死亡的关键调控因子。GPX4通过将有毒的脂质过氧化物转化为无毒的脂质醇，阻止脂质过氧化，从而抑制铁死亡。然而，GPX4的稳定性及其在癌细胞中的调控机制尚不完全清楚。 本研究旨在揭示癌细胞如何通过PRMT5（蛋白精氨酸甲基转移酶5）介导的GPX4甲基化来增强其稳定性，从而抵抗铁死亡。这一发现不仅有助于理解癌细胞如何通过代谢重编程来逃避铁死亡，还为开发新的癌症治疗策略提供了潜在靶点。 论文来源 本论文由Yizeng Fan、Yuzhao Wang、Weichao Dan等来自多个研...

学术背景 核糖体自噬（ribophagy）是一种选择性自噬过程，负责调控核糖体的降解与周转。核糖体是细胞中蛋白质合成的核心机器，其合成与降解在细胞适应环境变化（如营养匮乏）时至关重要。在营养充足时，核糖体合成增加，支持细胞生长和增殖；而在营养匮乏时，核糖体降解加速，释放的氨基酸和核苷酸被用于维持细胞生存。尽管在哺乳动物中，NUFIP1已被鉴定为核糖体自噬的受体，但在酵母和线虫中，NUFIP1的同源物并不存在，这表明在这些生物中可能存在其他核糖体自噬受体。 本研究旨在探索核糖体自噬的保守机制，特别是在酵母、线虫和果蝇等模式生物中的调控机制。研究团队发现，核糖体大亚基蛋白RPL12在多种生物中作为保守的核糖体自噬受体发挥作用，并揭示了其在细胞生存、发育和衰老中的重要作用。 论文来源 该论文由Yu...

在细胞生物学中，细胞表面糖蛋白的糖基化修饰（glycosylation）在细胞信号传导、细胞粘附和迁移等过程中起着至关重要的作用。糖基化修饰的动态变化如何调控细胞内的运输和功能，尤其是通过内吞作用（endocytosis）调控细胞表面受体的内化，仍然是一个未完全解开的谜题。表皮生长因子（EGF）是一种重要的生长因子，通过与表皮生长因子受体（EGFR）结合，触发一系列细胞内信号传导事件，影响细胞的增殖、迁移和存活。然而，EGF是否以及如何通过调控细胞表面糖蛋白的糖基化来影响内吞作用，尚未得到充分研究。 本研究旨在探讨EGF是否通过调控细胞表面糖蛋白的去唾液酸化（de-sialylation）来触发内吞作用，并揭示这一过程的分子机制。去唾液酸化是指从糖蛋白的糖链上去除唾液酸（sialic aci...

背景介绍 在细胞生物学中，理解细胞对扰动的不同响应至关重要。扰动（perturbation）是指通过基因编辑、化学物质、环境变化或机械力等方式改变细胞状态，从而研究其功能。然而，现有的方法在量化单细胞水平的异质性响应时存在局限性，尤其是在部分基因扰动（partial gene perturbation）和剂量效应（dosage effect）的分析上表现不佳。为了解决这一问题，研究者开发了一种新的计算方法——扰动响应评分（Perturbation-Response Score, PS），旨在更准确地量化单细胞扰动响应的异质性，并揭示细胞内在和外在因素对扰动结果的影响。 论文来源 本论文由Bicna Song、Dingyu Liu等多名研究者共同完成，作者来自多个知名机构，包括Children...

学术背景与问题引入 慢性髓性白血病（Chronic Myeloid Leukemia, CML）是一种由BCR-ABL1融合基因驱动的血液系统恶性肿瘤。尽管酪氨酸激酶抑制剂（Tyrosine Kinase Inhibitors, TKIs）显著改善了CML患者的生存率，但TKI耐药性和疾病进展至急变期（Blast Crisis, BC）仍然是临床治疗中的主要挑战。急变期患者的预后极差，中位生存期不足一年。因此，研究CML进展的分子机制，特别是探索新的治疗靶点，具有重要的临床意义。 近年来，越来越多的研究表明，翻译调控在癌症进展中起着关键作用。然而，翻译调控在CML进展中的具体机制尚不明确。本研究旨在通过高通量筛选和功能研究，揭示CML急变期进展的翻译调控机制，并探索潜在的治疗策略。 论文来源...