趋同演化是生物演化中的重要现象。长期以来，演化生物学研究致力于探索表型趋同背后的分子适应性演化机制。传统研究方法聚焦于蛋白序列中单个氨基酸位点的趋同变化。但是，越来越多的证据表明，即使没有明确的位点趋同，同源蛋白仍可能通过高阶结构或理化特征的趋同演化实现功能相似性。
近日，中国科学院动物研究所邹征廷团队提出ACEP计算分析框架，利用预训练蛋白语言模型，揭示了蛋白高阶特征在功能适应性趋同演化中的重要作用。
通过在海量蛋白序列数据上进行预训练，蛋白语言模型能够捕捉序列中复杂的上下文信息和高阶特征，将蛋白序列转化为包含这些演化特征的高维嵌入向量 。研究发现，即使在已知不存在位点趋同的案例中，预训练蛋白语言模型生成的嵌入向量仍能反映蛋白高阶特征的相似性，表明高阶特征趋同是蛋白功能趋同的分子基础。
基于这一发现，研究团队设计了ACEP分析流程，其核心包括三个步骤，即计算目标类群同源蛋白嵌入向量的真实距离，通过模拟中性演化过程构建背景距离分布，基于分布对真实距离进行统计检验，判断是否存在显著的高阶特征趋同信号。同时，ACEP在多个已知案例中得到显著结果。
进一步，全基因组筛选显示，ACEP在蝙蝠与齿鲸中识别出数百个具有高阶特征趋同信号的候选基因，功能富集分析显著关联“感官感知”等条目，涵盖已知回声定位基因和多个新候选基因。部分候选基因还得到正选择检验的支持，增强了其发生适应性趋同的可信度。同时，为提升结果的可解释性，团队分析了嵌入向量趋同背后的具体高阶特征。
上述究揭示了蛋白高阶特征趋同适应性演化的机制，展示了人工智能技术在针对复杂的基因型-表型映射进行演化生物学分析时的潜力。
ACEP框架为在全基因组水平系统挖掘基因的复杂适应性趋同模式提供了新工具，代码已通过HuggingFace平台开源。
相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
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代码
ACEP流程示意图以及在回声定位哺乳类中检测出的与“感官感知”相关的候选适应性趋同基因
近日，复旦大学马余刚院士团队和纽约州立大学石溪分校贾江涌教授团队合作在RHIC-STAR国际合作组首次基于高能重离子碰撞方 近日，教育部携手中央广播电视总台聚焦学生心理健康主题共同发布《关注篇》公益广告，这是扎实落实教育部等十七部门联合印发的《全面加强和改进新时代学生心理健康工作专项行动计划（2023—2025年）》的重要举措。 建 当地时间11月3日至4日，教育部副部长陈杰率团访问秘鲁。在秘期间，陈杰与秘鲁教育部部长摩根·克罗举行会谈，并签署两国新一轮教育合作谅解备忘录。 陈杰表示，近年来，在两国元首战略引领下，中秘教育合作取得丰硕成果。 对住宿在校的学生来说，特别是留守学生，最缺的就是陪伴。在湖北省襄阳市谷城县一所乡镇学校，为了让初中生在校能安心睡觉、吃饭和学习，校长每天都坚持陪餐、陪寝，和学生住在一栋宿舍楼，尽可能地陪在 中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 覃梦霞 记者 欧金昌）“之前党支部由不同学科的党员组成，想和同科组的党员探讨一些业务知识，都得额外挤时间。”广西贵港市达开高级中学第三党支部书记刘敏飞 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 程墨 通讯员 田寿永 陈灏）近日，2024年世界职业院校技能大赛总决赛医药卫生赛道康复治疗技术小组争夺赛在湖北职院举行，来自全国29个省、自治区、直辖市的58支 。本文链接：研究揭示蛋白高阶特征的适应性趋同演化http://www.sushuapos.com/show-12-1835-0.html
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