構造生物学：天然タンパク質空間の新規ファミリーと折りたたみを明らかにする

AlphaFoldデータベースによって利用可能となっている予測されたタンパク質構造は数億に上り、タンパク質の配列と構造のアノテーションは新時代に入りつつある。これらのモデルは既知のタンパク質のほとんど全てをカバーしていて、その中には、機能あるいは推定される生物学的役割を相同性に基づく標準的な手法によってアノテーションすることが困難なものが含まれている。この研究で我々は、天然タンパク質空間中のこのような「ダークマター」について、AlphaFoldデータベースが高い予測精度で構造学的に明らかにした範囲について検討を行った。さらに、これらのモデルがカバーするタンパク質多様性を、アノテーションされた双方向の配列類似性ネットワーク（https://uniprot3d.org/atlas/AFDB90v4でアクセス可能）として記述した。配列や構造、意味の観点から新規性を探索することで、我々はβフラワー構造を明らかにし、Pfamデータベースに複数のタンパク質ファミリーを追加し、これらの1つが翻訳を標的とした毒素–抗毒素システムの新規スーパーファミリー（TumE–TumA）に属することを実験的に実証した。この研究により、新規なタンパク質ファミリーの発見、アノテーションと優先順位付けにおける大規模研究の価値が明確になった。タンパク質バイオインフォマティクスにおける深層学習による最近の大変革を活用することで、タンパク質空間の未知の部分を前例のない規模で明らかにすることが可能になり、生命科学と生物工学の分野で革新への道が開かれる。

目次へ戻る