生物工学：de novoタンパク質設計の過去、現在、そして未来

ディープラーニングによるタンパク質設計手法の進展に伴い、タンパク質工学では無作為な選択から意図的な計算設計手法へのパラダイムシフトが起きている。本論文で我々は、de novoタンパク質設計の現状について記述する。成功率や活性には依然として改善の余地があるものの、新しいタンパク質構造、集合体、タンパク質バインダーを設計するという長年の難題は解決されつつある。これらの分野における現在の主要な問いは「いかに設計するか」ではなく「何を設計するか」であり、RFdiffusionやProteinMPNNなどのオープンソースの設計手法は、タンパク質構造予測ツールと共に、生化学者や分子生物学者が潜在的な応用を幅広く探索することを可能にしている。また、小分子を標的とするバインダー、酵素、多状態タンパク質系のde novo設計においても、大きな進展が見られている。手法開発における現在の課題としては、高いエネルギー障壁を伴う反応のための触媒の設計、より一般的には、結合・コンホメーション変化・触媒作用を統合するスイッチやナノマシンの設計などが挙げられる。今後5〜10年で、医療、テクノロジー、持続可能性における幅広い応用に向けて、自然界の進化過程で生み出されたものをはるかに超える機能を持つ高度なタンパク質ナノマシンや材料が設計されるようになると、我々は予想する。

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