タンパク質設計：標的治療のための大規模で並行的なde novoタンパク質設計法

治療標的に結合できる形にカスタマイズした小型の安定なタンパク質の作製には、de novoタンパク質設計法が役に立つと期待されている。今回我々は、小型タンパク質結合体の設計、製造、およびスクリーニングを行うための大規模な並行的手法を考案した。この方法は、コンピューター支援大規模設計、オリゴヌクレオチド合成、酵母ディスプレイによるスクリーニングと次世代塩基配列解読法を組み合わせたものである。我々はインフルエンザウイルスのヘマグルチニンとボツリヌス神経毒素Bを標的とするアミノ酸残基37–43個からなる2万2660個の小型タンパク質を、折りたたみや結合への寄与を調べる6286個の対照配列と共に設計して検討し、高い親和性で結合する2618個のタンパク質を見つけ出した。標的に結合する設計セットと結合しない設計セット（設計数はこれまでに調べられたものよりほぼ2桁大きい）との比較により、計算モデルの評価と改良が可能になった。標的に結合する設計群の一部の生物物理学的性質から、これらは極めて安定で、抗体とは違って高温に曝露しても活性を失わないことが明らかになった。また、設計されたこれらのタンパク質は、ほとんど、あるいは全く免疫応答を誘発せず、多数回反復投与した後でも、インフルエンザの予防と治療の両方に強力な防御作用を示した。

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