抗菌肽人工智能设计及筛选
一、成果简介
禾谷镰刀菌是一种广泛传播的土传真菌病原菌，其引起的赤霉病会导致小穗过早褪色，并导致种子败育、枯萎或尺寸减小，从而导致谷物产量和质量下降，对小麦生产具有毁灭性影响。针对此问题，团队通过人工智能模型与计算物理方法加速设计出了新型抗菌肽TP，仅需13.33微摩尔浓度即可近乎完全杀灭病原真菌禾谷镰刀菌。
在对禾谷镰刀菌具有抑制性的肽链中筛选靶向禾谷镰刀菌的肌球蛋白的抗菌肽，并进行饱和突变获得显著提高与肌球蛋白的亲和力和稳定性的最优三重突变体，通过结合在肌球蛋白的催化中心之外抑制其ATP水解活性，阻止真菌的生长和扩散，不仅达到抑制禾谷镰刀菌的目的，还能降低对其他非靶标生物的影响，具有环境友好性。
同时，团队创新构建了抗菌肽人工智能设计平台。通过建立较大规模的抗菌肽数据库，并精准锁定六项关键理化特征，成功建立四大预测模型。其中XGBoost模型表现最为卓越（预测精度R2=0.77），犹如装上"分子雷达"般高效筛查有效肽段。通过该模型设计的六肽TP（KGPPRR）在实验中展现出惊人效力——仅需微量浓度即可完全抑制病原菌生长。
分子动力学模拟首次揭示其双重作用机制：肽链先通过静电作用锚定真菌细胞膜，随后通过疏水性插入穿透屏障，最终精准结合致病关键靶点肌球蛋白，阻断病菌ATP水解。这种结合使病原菌丧失营养运输能力，如同被切断"细胞生命线"。特别值得注意的是，该肽段靶向的肌球蛋白恰是当前主流杀菌剂的薄弱环节，为解决日益严峻的耐药性问题提供新策略。
图1. 研究的流程
图2.抗菌肽TP的穿膜机制和与靶蛋白的结合模式
二、应用领域
可应用于智能药物设计算法开发领域、新药创制研究领域。
本成果通过计算机辅助药物设计和机器学习等技术筛选靶向禾谷镰刀菌的肌球蛋白的抗菌肽，并进行饱和突变获得显著提高亲和力和稳定性的最优三重突变体，将其应用于禾谷镰刀菌引发的小麦赤霉病的防治，效果优于小分子氰基丙烯酸酯类杀菌剂——苯噻菌酯。
三、市场前景
与传统农药研发相比，这项AI驱动技术缩短开发周期缩短，降低成本。该成果不仅创下单肽抗菌效率新纪录，更开创了"计算机设计-实验验证-机理解析"的智能农药研发新模式，为全球粮食安全铸造"数字防护盾"。
四、知识产权
1、成果由北京理工大学单独持有；
2、本成果已申请专利。
五、合作方式
技术许可、技术转让、合作开发、技术服务和咨询等。
六、对接方式
（1）合作意向方联系北理工技术转移中心；
（2）北理工技术转移中心沟通了解意向方情况；
（3）会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。
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