Deploying synthetic coevolution and machine learning to engineer protein-protein interactions

https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adh1720

1. 本研究の学術的背景，研究課題の核心をなす学術的「問い」は？

• 細胞生理に重要な役割を果たすタンパク質の相互作用には、共進化が関与している。ポジティブな協力が生じるまで、タンパク質が変異を重ね、最適な機能に合わせて変化する。本研究では、タンパク質間相互作用における共進化の解明に取り組む。

1. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は？

• 本研究では、酵母表面に表示されるタンパク質複合体を用いた共進化システムを開発し、大量のタンパク質複合体間の特異的相互作用の様々な変形を調べ、タンパク質相互作用予測に有用な機能を提供することを目的としている。また、本研究はタンパク質共進化を模倣するプラットフォームを提供するため、学術的独自性に富んでいる。

1. 本研究の着想に至った経緯や、関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは？

• タンパク質の相互作用は多くの生物学的機能の鍵となっているが、タンパク質間の相互作用を予測するのは難しい。本研究では、酵母表面に表示されるタンパク質複合体を利用して、タンパク質の共進化について研究している。

1. 本研究で何をどのように、どこまで明らかにした？

• 本研究では、タンパク質共進化の解明に貢献することを目的として、タンパク質複合体の反応ライブラリーを作成し、様々な条件下での複合体作成反応を解析した。また、事前にトレーニングしたタンパク質言語モデルを利用して、複合体構造の予測を行い、実験ライブラリーの範囲を超えた情報を得ることに成功した。

1. 本研究の有効性はどのように検証した？

• 本研究では、タンパク質複合体の共進化に関する研究に取り組み、機械学習による予測、基本原理の解明などを行った。