生化学：蛍光活性化βバレルのde novo設計

βバレルの中心軸の周りを取り巻くβストランドやコイルドコイル中のαヘリックスに見られる規則的な配置は、ほとんどの球状タンパク質が持つ規則性のない三次構造とは対照的であり、初めて見つかって以来、構造生物学者の関心を引きつけてきた。αヘリックスからなる多様なコイルドコイル構造の設計にはパラメーターを使うシンプルなモデルが用いられてきたが、βバレルの設計はこれまでのところ成功していない。今回我々は、βバレルの正確なde novo設計には、連続的な水素結合による接続を作り出し、骨格のゆがみを除くために、対称性をかなり大きく破らなければならないことを示す。我々は次いで、蛍光を発する化合物DFHBIに適合する形の空洞を持つ一連のβバレル骨格モデルを作製し、グリッドを用いた階層的探索法を使って、剛体であるDFHBIのこうした空洞中での配置とDFHBIの周りを囲むアミノ酸の性質とを同時に最適化し、空洞の形態と化学的性質の高い相補性を達成した。こうして設計したタンパク質は構造的に非常に正確で、in vitroでも大腸菌（Escherichia coli）細胞、酵母細胞、哺乳類細胞でもDFHBIに結合し、蛍光を活性化する。リガンドとなる小分子に結合するように特別に作製した骨格を使って小分子結合活性を持つタンパク質をde novo設計するこの方法は、既知のタンパク質構造中で得られる骨格形態を使うことによる制限を受けない、ますます高度に複雑化したリガンド結合タンパク質、センサー、触媒の設計を可能にするだろう。

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