生化学：理想的なタンパク質構造を設計するための原理

天然のタンパク質は、任意な構造をとるヘテロ多量体とは異なり、秩序を備えた独自の構造に折りたたまれる。このような折りたたみがアミノ酸配列にどのようにコードされているのかを解明するのは、生物学的機能のための進化的選択、あるいは中立的浮動によってタンパク質に生じる、ねじれたαヘリックスや、突き出たβストランド、ピンと張ったループや埋め込まれた極性残基のような、エネルギー的に不利で理想的ではない特徴のために難題となっている。本論文では、完全に整合性がある局所的および非局所的な相互作用により安定化された、理想的なタンパク質構造を設計する方法について述べる。この方法は、二次構造のパターンをタンパク質の三次構造モチーフと関係付ける規則群に基づいており、これによって、目的の折りたたまれた状態へつながる、タンパク質折りたたみの漏斗状のエネルギー地形の設計が可能になる。このような規則に従って、我々はαヘリックスとβストランド、それに最小限のループからなる理想的なタンパク質構造へ折りたたまれると予想されるアミノ酸配列を設計した。5つの異なるトポロジーのための設計が、単量体で非常に安定であり、溶液中で計算モデルとほぼ同一の溶液中の構造をとることがわかった。これらの結果は、天然タンパク質の「折りたたみの漏斗（folding funnel）」が生じる仕組みを明らかにし、天然の進化からは離れて、新世代の機能タンパク質を作出する技術の基礎となる。

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