PDZ结合肽设计换到共享潜空间：同一模型不重训，也能按脱靶与双靶目标搜索
核心概要
PDZ结合基序（PBM）是蛋白末端十几个残基的短序列，能决定蛋白与哪些PDZ结构域结合。此前按亲和力设计PBM通常要为每个结构域单独建模，难以同时兼顾脱靶。该工作把PDZ与PBM编码进同一128维单位球面，用余弦相似度预测pKd，并把单靶、靶–脱靶差、双靶均值三种目标写成球面上的方向；在DLG4-PDZ3的4位重设计中，前100个候选中84个落入已发表突变库实测适应度前1%，对照方法为64个。
深度剖析
同一套训练好的模型可以按不同结合目标搜索PBM序列，切换目标不需要重新训练。 此前的脱靶感知设计依赖近似结构打分的序列模型，换一个PDZ结构域就要重做结构计算并为该结构域另建近似模型。 在DLG4-PDZ3的4位重设计中，从母序列STKNYKQTSV出发、在1024条评估序列的同等预算下，该方法前100个预测里有84个落入已发表BindingPCA实测适应度前1%，SemiSVR引导的搜索为64个；前0.1%对应为52个与33个。
亲和力被表示为PDZ向量与PBM向量的余弦相似度，设计目标因此可以写成潜空间里的方向。 模型没有把目标点直接解码成序列的解码器，所以搜索是在固定编码器上对真实序列做束搜索，每步生成单残基替换并保留目标值最高的一批候选。 单靶方向取目标PDZ向量本身，脱靶感知方向取目标与脱靶PDZ向量之差归一化后的方向，双靶方向取两个PDZ向量之和归一化后的方向；在PTPN3与SCRIB-PDZ3上，脱靶感知设计把组间中位打分差扩大到6.14与5.97 kcal/mol，但目标结构域中位打分从25.37降到18.68、从32.14降到25.74 kcal/mol，双靶设计则给出24.57与30.30 kcal/mol，接近各自单靶组。
启示与展望
已展示的范围是PDZ–PBM体系：训练使用DAPF数据中133个PDZ结构域、57,581条观测，外部排序评估使用DLG1-PDZ2的448条肽段，单靶重设计在DLG4-PDZ3上回溯对照已发表突变库，10残基从头设计在DLG4-PDZ3、DLG1-PDZ2、SYNJ2BP和SNX27四个结构域上与三种方法比较。读者对象是从事肽设计与蛋白相互作用调控的计算与实验研究者。
新设计候选的结合性质尚未经实验验证，AlphaFold 3结构预测与单帧MM/PBSA打分仍是对真实结合自由能的近似。弱结合的删失观测只给出pKd上界，对弱结合者之间亲和力差异的学习信息有限。搜索中保留序列与目标方向的平均余弦相似度在低于1处趋于平台，曲线本身无法区分这是搜索过程的限制还是真实序列可达表示的限制。