虚拟定向进化实验

四种策略、相同预算(3 轮 × 每轮 12 次虚拟实验)、相同候选空间、相同预测模型。 每轮结束后新数据并入训练集并重新训练模型,形成完整的「提出假设 → 做实验 → 拿反馈 → 再迭代」闭环。

Random 随机突变 Model-Greedy 模型直接推荐 LLM-Agent LLM-Agent+KB

离线规则引擎与基线的重复实验

8 个随机种子,每次 36 次实验。Rule-Agent 使用离线规则引擎,此表不代表真实 LLM 的成功率。

Rule-Agent+KB
0
标准差 ±0.00 · 成功率 100% (8/8)
Rule-Agent
0
标准差 ±0.25 · 成功率 88% (7/8)
Model-Greedy
0
标准差 ±1.52 · 成功率 38% (3/8)
Random
0
标准差 ±0.00 · 成功率 0% (0/8)
🏆
这些结果描述固定数据划分和 8 个种子下的观测。真实 LLM 主实验、离线规则引擎重复实验和规则证据消融分别统计; 累计最优值天然不会下降,评估推荐质量还需同时查看批次均值、命中率和失败候选。

规则证据消融:完整三轮实验

两组使用相同种子、数据、模型与预算,仅切换规则是否采用双突变中的补偿证据。此消融使用离线后端。

策略最终最优均值 ± 标准差找到全局最优批次平均 fitness
Rule-Agent+KB-static8.762 ± 0.000 8/84.275
Rule-Agent+KB8.762 ± 0.000 8/84.266
补偿证据消融曲线

主实验逐轮过程

每种策略一次 campaign;主实验后端:api

累计发现的最优适应度

起点 5.39, 真实全局最优 8.76

每轮送检批次的平均真实适应度

衡量「这一批实验有没有浪费」

累计命中数

真实适应度超过起点最优的候选个数

模型 Spearman 随轮次的变化

高阶评估池逐轮剔除已送检变体,评价集合略有变化

单次 campaign 总结

相同预算下四种策略的完整对比
策略起点最终最优最终最优变体 绝对提升提升倍数 总实验数命中数命中率 批次均值模型 ρ 变化
LLM-Agent 5.391 8.762 FWAA +3.371 1.63× 36 7 19.4% 4.231 0.469 → 0.468
LLM-Agent+KB 5.391 8.762 FWAA +3.371 1.63× 36 9 25.0% 4.430 0.469 → 0.472
Model-Greedy 5.391 5.772 IWGF +0.381 1.07× 36 4 11.1% 4.304 0.469 → 0.465
Random 5.391 5.391 VWGF +0.000 1.00× 36 0 0.0% 0.204 0.469 → 0.486

每轮推荐明细

展开查看每个策略每一轮提出的候选、推荐理由与虚拟实验回读结果

Random 第 1 轮 model 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 147,193 本批最高 0.07
批次评价:随机基线,不做任何筛选。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
KYTG Top-2 V39K + D40Y + G41T + V54G 0.15 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
DAHY V39D + D40A + G41H + V54Y 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
SKVI V39S + D40K + G41V + V54I 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
MQMM Top-4 V39M + D40Q + G41M + V54M 0.02 0.03 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
QEII V39Q + D40E + G41I + V54I 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
VFIY D40F + G41I + V54Y 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
DCSK V39D + D40C + G41S + V54K 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
KVND Top-3 V39K + D40V + G41N + V54D 0.07 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
DFHP V39D + D40F + G41H + V54P 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
QYRE V39Q + D40Y + G41R + V54E 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
YMQM Top-5 V39Y + D40M + G41Q + V54M 0.02 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
FISS Top-1 V39F + D40I + G41S + V54S 0.30 0.07 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
Random 第 2 轮 model 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 147,181 本批最高 0.02
批次评价:随机基线,不做任何筛选。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
NFLM V39N + D40F + G41L + V54M 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
LFIE V39L + D40F + G41I + V54E 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
VTYC Top-4 D40T + G41Y + V54C 0.04 0.02 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
LCNC Top-1 V39L + D40C + G41N + V54C 0.10 0.02 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
KGVI V39K + D40G + G41V + V54I 0.02 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
TKLW V39T + D40K + G41L + V54W 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
SNSC V39S + D40N + G41S + V54C 0.03 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
NASN Top-5 V39N + D40A + G41S + V54N 0.04 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
PYEL V39P + D40Y + G41E + V54L 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
FVTC Top-3 V39F + D40V + G41T + V54C 0.05 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
DEIV V39D + D40E + G41I 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
WNYN Top-2 V39W + D40N + G41Y + V54N 0.06 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
Random 第 3 轮 model 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 147,169 本批最高 3.40
批次评价:随机基线,不做任何筛选。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
FGDL V39F + D40G + G41D + V54L 0.03 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
LDLT Top-2 V39L + G41L + V54T 0.99 2.27 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
SELT Top-5 V39S + D40E + G41L + V54T 0.05 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
SMMP V39S + D40M + G41M + V54P 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
VYEG D40Y + G41E + V54G 0.03 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
NCFN V39N + D40C + G41F + V54N 0.03 0.02 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
ELAV V39E + D40L + G41A 0.01 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
QPGP V39Q + D40P + V54P 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
INCG Top-1 V39I + D40N + G41C + V54G 1.16 3.40 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
CFDA Top-4 V39C + D40F + G41D + V54A 0.05 0.01 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
LMMG Top-3 V39L + D40M + G41M + V54G 0.16 1.42 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
MDKK V39M + G41K + V54K 0.00 0.00 baseline
RANDOM
随机抽取(无模型指导)
Model-Greedy 第 1 轮 model 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 147,193 本批最高 5.40
批次评价:纯模型贪心,不做规则审查与多样性控制。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
VHAA Top-1 D40H + G41A + V54A 5.44 5.11 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
WDLT Top-2 V39W + G41L + V54T 4.85 2.54 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IHAA Top-3 V39I + D40H + G41A + V54A 4.32 4.71 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VHFG Top-4 D40H + G41F + V54G 4.30 4.17 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
FDCA Top-5 V39F + G41C + V54A 4.20 2.27 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LDCA V39L + G41C + V54A 4.11 4.16 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VYAA D40Y + G41A + V54A 4.02 5.16 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VNAA D40N + G41A + V54A 3.96 5.40 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IYGC V39I + D40Y + V54C 3.95 4.49 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IDAA V39I + G41A + V54A 3.95 3.93 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IYGN V39I + D40Y + V54N 3.80 3.67 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LYGC V39L + D40Y + V54C 3.75 4.34 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
Model-Greedy 第 2 轮 model 起点 VNAA = 5.40 · 候选池 147,181 本批最高 5.50
批次评价:纯模型贪心,不做规则审查与多样性控制。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
IYAA Top-1 V39I + D40Y + G41A + V54A 4.79 4.43 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VRAA Top-2 D40R + G41A + V54A 4.62 5.34 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LYAA Top-3 V39L + D40Y + G41A + V54A 4.51 4.89 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LHAA Top-4 V39L + D40H + G41A + V54A 4.35 4.10 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VNFG Top-5 D40N + G41F + V54G 4.28 3.88 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IRAA V39I + D40R + G41A + V54A 4.21 5.50 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
CYGM V39C + D40Y + V54M 4.15 3.48 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
INAA V39I + D40N + G41A + V54A 4.08 4.99 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
CYGC V39C + D40Y + V54C 3.99 3.57 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VCFG D40C + G41F + V54G 3.98 3.94 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
CWGM V39C + D40W + V54M 3.96 3.99 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IWGC V39I + D40W + V54C 3.75 3.95 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
Model-Greedy 第 3 轮 model 起点 IRAA = 5.50 · 候选池 147,169 本批最高 5.77
批次评价:纯模型贪心,不做规则审查与多样性控制。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因
LRAA Top-1 V39L + D40R + G41A + V54A 4.52 4.65 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LNAA Top-2 V39L + D40N + G41A + V54A 4.21 4.41 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LNCA Top-3 V39L + D40N + G41C + V54A 4.12 5.74 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LHCA Top-4 V39L + D40H + G41C + V54A 3.76 4.82 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
INCA Top-5 V39I + D40N + G41C + V54A 3.75 5.37 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LWGC V39L + D40W + V54C 3.71 3.50 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
VSFG D40S + G41F + V54G 3.65 3.78 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
FWGM V39F + D40W + V54M 3.64 3.36 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IHCA V39I + D40H + G41C + V54A 3.63 4.78 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
IWGF V39I + D40W + V54F 3.59 5.77 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LVCA V39L + D40V + G41C + V54A 3.58 4.48 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
CFGM V39C + D40F + V54M 3.57 2.30 baseline
GREEDY
模型预测适应度全局 Top-B(纯利用)
LLM-Agent 第 1 轮 api 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 316 本批最高 8.05
🔍
2168个变体仅10.1%超野生型;当前最优VWGF(D40W+V54F)=5.391。位点40影响最大,15个有益单点且无低功能,D40W/Y最优;39和54次之,但分别有12/6个低功能;位点41无有益单点、18个低功能。Top变体多为双突变,含D40W/Y或V39L/I,部分组合显示正向上位效应。
本轮假设
H1 exploit 将VWGF的40位W替换为Y,保留54F,测试D40Y+V54F是否超过5.391。
D40Y单点3.89与W相当,且V39L+D40Y=5.075高于加性;Y的羟基可能重塑40-54界面,与F54产生新堆积。
H2 recombine 在VWGF骨架上引入V39L/I,构建39L/W40/F54与39I/W40/F54。
V39L+D40Y=5.075高于单点加性,显示39-40正上位;L/I可填充疏水核心,可能协同W40/F54提升稳定性。
H3 epistasis 固定40位W/H,测试54位M/C/A,寻找优于V54F的非加性组合。
D40H+V54M=4.774、D40W+V54C=4.239,说明40-54存在非加性;不同体积/极性可优化疏水口袋。
H4 exploit 保持41位为G,不引入突变;将突变预算集中于39/40/54。
41位无有益单点且18个低功能,WT G均值0.54/最高5.39高于其他残基;突变41风险高,保留G最安全。
H5 explore 在D40W背景下测试39位F/C,探索39-40芳香/含硫协同。
Top变体含V39F/C与D40W/Y组合;39位虽多低功能,但F/C可能通过芳香或硫-π作用与W40协同,需小库验证。
批次评价:整批多数量组合低于VWGF,仅VHAA略高但不确定大;建议优先验证IWGF/VHAA,Cys候选需氧化对照,其余作探索。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
VHAA Top-1 D40H + G41A + V54A 5.44 5.11 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IYGC Top-2 V39I + D40Y + V54C 3.95 4.49 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IDAA Top-3 V39I + G41A + V54A 3.95 3.93 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FYAA Top-4 V39F + D40Y + G41A + V54A 3.72 8.05 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FWGM Top-5 V39F + D40W + V54M 3.49 3.36 llm_seed
H5
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWGF V39I + D40W + V54F 3.45 5.77 llm_seed
H2
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
CYGM V39C + D40Y + V54M 3.44 3.48 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IHGM V39I + D40H + V54M 3.15 3.74 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LWGC V39L + D40W + V54C 3.12 3.50 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LYAA V39L + D40Y + G41A + V54A 3.28 4.89 recombine
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
VWAA D40W + G41A + V54A 3.11 6.12 recombine
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
FDAA V39F + G41A + V54A 2.96 2.48 recombine
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
LLM-Agent 第 2 轮 api 起点 FYAA = 8.05 · 候选池 411 本批最高 8.76
🔍
2180个变体,中位适应度0.020,10.6%超野生型。位点40影响最大,D40Y/W/H/F等15种替换有益且无低功能;位点39、54有中等上升空间但有低功能替换;位点41无有益单点且18种低功能。最优FYAA为V39F+D40Y+G41A+V54A,适应度8.045,高于最佳单点3.901,提示组合效应。
本轮假设
H1 exploit 在FYAA骨架上测试D40W/H/F替代D40Y,筛选更高适应度变体。
位点40为耐受热点,W/H/F单点均有益且无低功能;W单点3.90略高于Y的3.89,骨架中39F/41A/54A可能改变最优残基。
H2 exploit 将位点54的A替换为C,并与40W/Y组合,检验54C在FYAA中的增益。
54C单点1.41高于54A的1.37,且与40有益突变常共现;54C与40W/Y组合未测,可能通过局部堆积提升稳定性或活性。
H3 recombine 重组39位已知有益I/L与40Y/W及54A/C,构建V39I/L+D40Y/W+G41A+V54A/C。
39I/L是位点39仅有的有益单点,54A/C亦有益;FYAA含非单点有益的39F,替换为I/L可能与40Y/G41A产生新的正上位组合。
H4 epistasis 检验39F与40Y/G41A的上位依赖:构建39F+40W/H/F+41A+54A及39I/L+40Y+G41A+54A。
39F单点未列有益,却在FYAA中与40Y/41A共现;41A单点无益但Top含A,提示三者存在正上位。系统改变39/40组合可验证并优化该网络。
H5 explore 探索39/54位未测但性质相容的替换(39M/T、54S/T)在FYAA背景下的组合效应。
39/54选择窄且多低功能,但骨架可缓冲部分风险;M/T/S与F/A/C疏水性相近,可能通过微调核心堆积产生新有益上位,即使单点中性。
批次评价:整批围绕FYAA骨架及39/40/54组合探索,设计总体合理;IYAA最接近亲本且预测高,建议优先验证。含Cys/Met/Trp/His及高不确定探索宜作次级实验。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
VYAA Top-1 D40Y + G41A + V54A 6.52 5.16 hypothesis_expansion
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IHAA Top-3 V39I + D40H + G41A + V54A 5.49 4.71 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FWAA Top-4 V39F + D40W + G41A + V54A 5.16 8.76 llm_seed
H1
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FYGA Top-5 V39F + D40Y + V54A 4.52 5.44 hypothesis_expansion
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LYGC V39L + D40Y + V54C 4.23 4.34 hypothesis_expansion
H3
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWGM V39I + D40W + V54M 4.01 5.23 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IYAA Top-2 V39I + D40Y + G41A + V54A 6.28 4.43 llm_seed
H3
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
IYGF V39I + D40Y + V54F 3.60 3.36 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IFGC V39I + D40F + V54C 3.54 3.17 residue_enumeration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
MYAC V39M + D40Y + G41A + V54C 2.56 1.49 residue_enumeration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
FYAT V39F + D40Y + G41A + V54T 2.38 1.86 hypothesis_expansion
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
YYAC V39Y + D40Y + G41A + V54C 2.05 0.84 random_exploration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
LLM-Agent 第 3 轮 api 起点 FWAA = 8.76 · 候选池 383 本批最高 6.93
🔍
四个位点中,40位提升最大且无低功能单点,D40W/Y/H/F等15个替换有益;39位波动大,I/L有益但12个低功能;54位A/C/M有益,A常见于高适应组合;41位最敏感,18个低功能,仅A在组合中出现。最优FWAA(V39F+D40W+G41A+V54A)=8.762,远高于最佳单点3.901,提示上位效应。
本轮假设
H1 exploit 固定D40W/G41A/V54A,测试V39I/L替代F,筛选是否超FWAA。
39位I/L单点有益,IWGF=5.772且高适应组合多用F/I;骨架V39F可能非最优,I/L可调疏水堆积并与W/A上位。
H2 exploit 在FWAA中测试V54F/C/M替代A,重点V54F,检验组合适应度是否超8.762。
54位A/C/M有益,V54F见于高适应组合;F可增强疏水/芳香堆积,与D40W、V39F可能产生正上位,C/M提供极性微调。
H3 epistasis 在WAA背景下测试D40Y/H/F替代W,配对V54A/F,检验能否突破8.762。
40位15个有益且W/Y单点最高,Top10均含W/Y;H与V54A组合达5.11,Y/H/F可能通过芳香/极性重排与54位产生更强上位。
H4 recombine 固定G41A,重组39F/I、40W/Y、54A/F八组合,筛选超骨架变体。
FWAA=8.762,VWAA/VWGF/VHAA显示组合上位;41位仅A常见高适应,固定A降风险,重组历史优势可快速找到加性/上位最优。
H5 explore 保持D40W/V54A,测试G41S/T/V替代A,检验是否缓解41位敏感。
41位最敏感,18个低功能,仅A常见于高适应组合;S/T/V体积或极性不同,可能容忍并改善局部构象,但属探索,风险高。
批次评价:本批无明确不合理候选;多数保留核心,但预测均低于亲本。建议优先FFAA、IWAA、LHAA;含Cys候选需控制氧化与二硫风险。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
FFAA Top-1 V39F + D40F + G41A + V54A 5.92 6.93 hypothesis_expansion
H3
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
IWAA Top-2 V39I + D40W + G41A + V54A 5.69 6.04 llm_seed
H1
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
FWGA Top-3 V39F + D40W + V54A 4.59 4.95 hypothesis_expansion
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LHAA Top-4 V39L + D40H + G41A + V54A 4.41 4.10 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IYGM Top-5 V39I + D40Y + V54M 4.11 3.77 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LWGM V39L + D40W + V54M 4.08 4.07 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWGC V39I + D40W + V54C 3.79 3.95 residue_enumeration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
CYGC V39C + D40Y + V54C 3.59 3.57 residue_enumeration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IHGF V39I + D40H + V54F 3.21 2.84 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FHCA V39F + D40H + G41C + V54A 2.48 3.31 random_exploration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
FNCA V39F + D40N + G41C + V54A 2.91 3.75 random_exploration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
FYSA V39F + D40Y + G41S + V54A 1.24 1.32 residue_enumeration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
LLM-Agent+KB 第 1 轮 api 起点 VWGF = 5.39 · 候选池 467 本批最高 8.05
🔍
2168个变体中,位点40对适应度提升最大,D40W/Y/H/F等15个替换有益,D40W单点3.90。位点39、54次之,V39L/I、V54C/A有益但伴随较多低功能。位点41单点普遍低功能(0有益,18低功能),但与V54、V39组合出现强正上位,如G41A+V54A达4.158。最优变体VWGF(D40W+V54F)为5.391;637对双突变呈符号上位。
本轮假设
H1 epistasis 在VWGF骨架将G41改为A/C/L,预期41-54上位使适应度超过5.391。
41单点低功能但A/C与54A/G有强正上位;41主链受限,小侧链A/C缓解张力,54F疏水核可补偿。BLOSUM62 G→A=0、G→C=-3、G→L=-4,含1个激进替换,符合规则。
H2 recombine 在VWGF中将V39改为L或I,预期增强疏水堆积使适应度≥5.391。
V39L/I单点有益,LYGV/IYGV组合达5.075/4.388。位点39部分埋藏于Fc界面边缘,L/I体积167、疏水性高,有利界面堆积;BLOSUM62 V→I=3、V→L=1,保守替换。
H3 epistasis 在VWGF同时引入V39W与G41L/F,预期利用强正上位突破5.391。
观测V39W+G41L/F上位+3.720/+3.217。39/41处于37-41环,W增大芳香疏水界面,L/F补偿G41主链张力;BLOSUM62 V→W=-3、G→L=-4,两激进替换符合上限。
H4 exploit 在VWGF中将D40W换为Y/H/F,预期芳香/氢键接触维持或提高适应度。
位点40溶剂暴露界面热点,野生D负电。Y/H/F芳香可新增接触,Y可形成OH氢键,H可pH依赖相互作用;单点D40Y/H/F为3.89/3.08/3.05,与54F可能协同。
H5 explore 在VWGF中将V54F换为C/A/G,预期缓解β核过度堆积并保留41协同。
54埋藏β4疏水核,忌脯氨酸/强极性。C/A体积108/89,β股倾向1.19/0.83,较F(190)减轻空间冲突;V54C/A单点有益,G41A+V54A达4.158,但疏水不足需验证。
批次评价:本批多为重组/上位探索,多数含已验证有益与风险突变;优先验证VHAA与IWGF,其余谨慎;WDLT/WDFA双功能丧失突变应剔除。;总体:三条均只宜作实验探索,不建议直接替代VWGF;若必选,优先LWGC,因其含历史有益单点且不确定度低,但须排查V54C。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
VHAA Top-1 D40H + G41A + V54A 5.44 5.11 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
VHFG Top-2 D40H + G41F + V54G 4.30 4.17 epistasis_extension
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FWGM V39F + D40W + V54M 3.49 3.36 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWGF V39I + D40W + V54F 3.45 5.77 llm_seed
H2
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IDAA Top-4 V39I + G41A + V54A 3.95 3.93 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IYGC Top-3 V39I + D40Y + V54C 3.95 4.49 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IHGM V39I + D40H + V54M 3.15 3.74 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FYAA Top-5 V39F + D40Y + G41A + V54A 3.72 8.05 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LWGC V39L + D40W + V54C 3.12 3.50 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LWAA V39L + D40W + G41A + V54A 2.26 6.03 recombine
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
WDLA V39W + G41L + V54A 2.59 3.11 epistasis_extension
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
WDFT V39W + G41F + V54T 3.26 1.71 epistasis_extension
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
LLM-Agent+KB 第 2 轮 api 起点 FYAA = 8.05 · 候选池 541 本批最高 8.76
🔍
2180个变体中仅10.6%超野生型,适应度中位数0.020。位点40贡献最大,D40Y/W/H/F均为有益单点,D40Y/W单点约3.9。最优FYAA(V39F+D40Y+G41A+V54A)适应度8.045。位点41多数替换低功能,但G41A与V54A等有正上位;位点39仅L/I等少数有益,54以A/C最佳。
本轮假设
H1 exploit 在 FYAA 背景将 40Y 换为 W,测试更大芳香侧链能否增强界面接触。
D40 为表面暴露界面热点;Y/W单点均约3.9,W体积228ų大于Y 194ų,芳香性可增接触;BLOSUM62 Y-W=2,属保守替换。
H2 epistasis 在 FYAA 背景将 41A 换为 C,利用 G41C+V54A 正上位效应。
已观测 G41C+V54A 适应度3.687、上位+1.582;FYAA已含54A,Cys体积108ų、β倾向1.19;但位点41主链受限,且自由Cys需谨慎。
H3 exploit 在 FYAA 背景将 54A 换为 C,提升 β4 疏水核堆积与 β 股倾向。
位点54埋于β4疏水核;V54C单点1.41略高于A 1.37;Cys体积108ų、β倾向1.19,可维持氢键与堆积,但自由Cys风险。
H4 recombine 将 FYAA 的 39F 换为 L 或 I,重组历史有益单点 V39L/I。
V39L/I单点1.69/1.45,BLOSUM62 F-L=0/F-I=0;位点39部分埋藏,L/I疏水体积167ų,可能优化界面堆积,但FYAA中F或与40Y有芳香协同。
H5 epistasis 将 FYAA 的 39F 与 41A 换为 W 和 L,移植 V39W+G41L 强正上位。
已观测 V39W+G41L 适应度2.087、上位+3.720;39部分埋藏,W大芳香或增堆积,41主链受限,L提供疏水侧链;但双替换需在40Y/54A背景验证。
批次评价:本批集中在39/40位疏水-芳香重排,LYAA、IYAA证据最充分;FDCA因G41C单点致功能丧失应否决;含游离半胱氨酸的FYAC、MYAC需先评估二硫键与聚集风险。;该批仅LHAA,属重组探索候选;结构风险可控但适应度低于亲本,建议保留验证,不宜列为首选。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
LYAA Top-1 V39L + D40Y + G41A + V54A 8.71 4.89 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
IHAA Top-3 V39I + D40H + G41A + V54A 7.42 4.71 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FWAA V39F + D40W + G41A + V54A 5.14 8.76 llm_seed
H1
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IYAA Top-2 V39I + D40Y + G41A + V54A 8.29 4.43 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
LFAA Top-5 V39L + D40F + G41A + V54A 5.50 3.90 residue_enumeration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FYGA V39F + D40Y + V54A 3.92 5.44 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
VVAA D40V + G41A + V54A 3.65 4.50 random_exploration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FRAA V39F + D40R + G41A + V54A 4.24 4.25 random_exploration
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LHAA Top-4 V39L + D40H + G41A + V54A 7.21 4.10 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FYAC V39F + D40Y + G41A + V54C 3.25 3.32 llm_seed
H3
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
IYAM V39I + D40Y + G41A + V54M 2.43 1.38 residue_enumeration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
MYAC V39M + D40Y + G41A + V54C 3.28 1.49 residue_enumeration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
LLM-Agent+KB 第 3 轮 api 起点 FWAA = 8.76 · 候选池 512 本批最高 6.93
🔍
2192个变体中位适应度0.0207,仅11.0%超野生型。40位点单点效应最大且无低功能单点,D40W/Y/H/F有益;39、54有V39L/I、V54A/C等有益替换但多数替换低功能;41单点普遍低功能,却在组合中呈强正上位。最优FWAA达8.762。
本轮假设
H1 exploit 在位点39将F替换为L或I,提升疏水堆积并与D40W/G41A/V54A协同。
位点39部分埋藏于α螺旋-β3环,L/I疏水且β支链,BLOSUM62 V→L/I保守;已知V39L/I单点有益,可能优化界面堆积并缓解F39体积。
H2 epistasis 在位点54将A替换为C,增强β4疏水核堆积并保留G41A正上位。
位点54埋藏于β4,V54C单点1.41有益;Cys疏水性+2.5、β股倾向1.19、体积108大于A,或更匹配疏水核;谨慎自由半胱氨酸。
H3 epistasis 在位点41测试C/L/F,与V54A配对利用已观测正上位。
G41主链受限且单点风险高,但G41C+V54A上位+1.582、G41L/F与V54G正上位;替换可缓解甘氨酸张力并新增接触,L/F为激进替换需限量。
H4 explore 在位点40测试Y/H/F替换W,微调表面热点界面与电荷/芳香接触。
位点40完全暴露为界面热点,W单点最强但Y/H/F亦有益;Y/F芳香、H带正电可新增氢键/静电,BLOSUM62 D→Y/H/F均激进,需控制替换数。
H5 recombine 重组已知有益单点V39L/I与V54C,构建双突变FWAA衍生物。
V39L/I与V54C均为验证有益单点,分别改善部分埋藏环与β4核;重组可探索正上位,BLOSUM62 F→L/I、A→C温和,不引入脯氨酸。
批次评价:整体多为FWAA邻近重组,D40W/V39I等有益单点较可信;但含G41C或V39W/G41L历史失活突变者应拒。其余低预测探索候选可谨慎测试。;总体:LDAA规则最干净可优先;LYGA需关注D40Y表面风险;IDCA/FCCA因G41C明确LOF及双Cys风险不建议推进。;两候选均属高风险探索:WDFA有上位骨架和V54A支撑,略优;FDLG无已验证有益单点,应更谨慎。
变体突变预测真实 生成来源 / 关联假设入选原因审查
FFAA Top-1 V39F + D40F + G41A + V54A 6.41 6.93 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWAA Top-3 V39I + D40W + G41A + V54A 5.14 6.04 llm_seed
H1
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
FWGA Top-4 V39F + D40W + V54A 5.00 4.95 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FHAA Top-2 V39F + D40H + G41A + V54A 6.00 5.67 llm_seed
H4
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
VYAA Top-5 D40Y + G41A + V54A 4.25 5.16 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
IWGM V39I + D40W + V54M 4.20 5.23 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LDAA V39L + G41A + V54A 3.33 3.09 epistasis_extension
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept
LWGF V39L + D40W + V54F 3.80 2.83 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
LYGA V39L + D40Y + V54A 3.36 3.48 recombine
无直接关联
利用:模型预测适应度最高(已做批次多样性调整) accept_with_caution
FWAG V39F + D40W + G41A + V54G 1.82 6.51 random_exploration
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
WDFA V39W + G41F + V54A 3.07 2.89 epistasis_extension
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution
FDLG V39F + G41L + V54G 4.21 2.58 epistasis_extension
无直接关联
探索:置信上界高(预测不确定度大,信息增益高) accept_with_caution

结果图表

进化曲线

进化曲线

四种策略的适应度提升、批次质量与累计命中

重复实验汇总

重复实验汇总

离线规则引擎与基线在 8 个种子下的表现

批次质量

批次质量

每轮送检批次的真实适应度分布与预测误差

位点集中度

位点集中度

主实验推荐突变的位点分布与候选生成来源