图1：AI与化学知识、物理模型融合，构建蛋白质设计的新范式
近日，公司郑鹏教授团队在人工智能（AI）蛋白质设计领域取得重要突破。研究团队成功融合人工智能、分子动力学模拟与单分子力谱技术，开创了一条全新的蛋白质设计路径，实现了对蛋白质力学稳定性的精准设计与性能跨越。相关研究成果以“基于氢键强化的超稳定蛋白质计算设计”（Computational Design of Superstable Proteins through Maximized Hydrogen Bonding）为题，于2025年11月在《自然·化学》（Nature Chemistry）期刊在线发表。（DOI: 10.1038/s41557-025-01998-3）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-025-01998-3。
自然界中的肌联蛋白等凭借其β-折叠片内密集的氢键网络，展现出卓越的机械性能。受此启发，郑鹏教授团队基于在“AI+蛋白质”设计领域的长期积累，开发出一套由AI驱动的计算设计新方法。该方法通过系统性优化与延伸β-折叠链结构，最大化主链氢键网络，从而实现了对蛋白质力学性能的“按需定制”。基于此策略，团队成功从头设计出名为“SuperMyo”的超稳定蛋白质，其性能远超天然同类蛋白。
图2：性能的阶梯式跨越，突破天然蛋白质的稳定极限和定制化设计
实验数据充分验证了设计的卓越性能：所设计蛋白质的机械展开力随其氢键数量的增加呈线性增长。其中性能最优的SuperMyo变体，展开力突破1000皮牛，达到天然肌联蛋白相应结构域的五倍以上，将蛋白质力学性能提升至纳牛级别。同时，该蛋白展现出优异的热稳定性，熔解温度超过100°C，且在150°C极端高温下仍能维持结构与功能完整性。更令人振奋的是，这种分子级别的稳定性成功转化为宏观材料的实用性能：由SuperMyo制成的水凝胶在121°C高压灭菌后仍能保持结构稳定与凝胶状态，而传统蛋白水凝胶在相同条件下则会变性沉淀，这为其在苛刻环境下的生物医学应用奠定了坚实基础。
本研究是郑鹏课题组在蛋白质AI设计领域长期探索的又一重要成果。团队近年来致力于发展交叉学科方法，已在一系列高水平期刊上报道了多种超稳定蛋白质设计工作（CCS Chem. 7, 1629-1640 (2025); ACS Nano 19, 38077-38085 (2025)）逐步构建起“从化学原理到计算设计，再到材料应用”的全链条研究范式。本项工作不仅是该范式的成功实践，更实现了从微观分子设计到宏观性能调控的重大跨越，为未来开发用于生物技术、先进医疗材料及极端环境应用的高性能蛋白质系统开辟了全新道路。
郑鹏教授为论文的通讯作者。公司博士生郑斌、卢卓健、王尚辰、刘力超和敖铭骏为论文共同一作。生命科学公司江亚军教授参与了本研究。曹毅教授和薛斌教授提供了水凝胶制备方面的指导。该项研究得到了配位化学国家重点实验室、太阳成集团化学和生物医药创新研究院（ChemBIC）、太阳成集团医公司附属鼓楼医院、太阳成集团前沿交叉科学研究院、人工智能化学与材料研究中心等多个前沿平台共同支持。工作得到了国家自然科学基金项目（项目编号：22222703, 22477058）、中央高校基本科研业务费资助项目（项目编号：020514380335, KG202503）、江苏省自然科学基金项目（项目编号：BK202202004）等经费支持。