科学者はタンパク質の設計に工夫を加える
アラン・ボイル著
ワシントン大学の生化学者たちは、DNAの塩基対のように組み合わせたり組み合わせたりできる化学結合を追加した複雑なタンパク質分子を設計した。
本日サイエンス誌に掲載された論文で説明されているデザイナータンパク質は、1953年にジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックによって発見された画期的な二重らせんDNAコードシステムをモデルにした、一種の合成コードシステムへの道を開く可能性がある。
「こう考えてみてください。遺伝の原理は、DNAの2本の相補鎖間のワトソン・クリック型塩基対合です。私たちはこの論文で、タンパク質についても同様の対合構造を考案しました」と、ワシントン大学タンパク質設計研究所所長のデイビッド・ベイカー氏はGeekWireへのメールで述べた。
タンパク質分子は様々な形に折り畳まれ、細胞内での機能を決定する上で重要な役割を果たします。10年以上前、ワシントン大学ではタンパク質の折り畳みパターンを解析するためにRosettaと呼ばれるソフトウェアプラットフォームが開発されました。Rosettaは、最近開発されたHBNetと呼ばれるプログラムと共に、新たな水素結合を持つタンパク質分子の設計において重要な役割を果たしました。
DNA分子において、水素結合はアデニン、チミン、グアニン、シトシンという4つの化学物質からなるコード化システムの鍵となっています。アデニンとチミン、グアニンとシトシンを結びつけているのは水素結合です。最も小さな微生物から私たち人間に至るまで、様々な生物のゲノムはAGTCGCGAATA…といった分子鎖で構成されています。
タンパク質分子に組み込んだ水素結合ネットワークは、「DNAオリガミに似た、プログラム可能な形状を持つ新世代のタンパク質ベースの分子構造の基盤となる可能性がある」と、イスラエルのワイツマン科学研究所の生化学者、ラビット・ネッツァーとサレル・フライシュマンはサイエンス誌の論評で述べている。「しかし、DNAとは異なり、これらのアセンブリは、望ましい機能を持つタンパク質と容易に結合できる可能性がある」。
ワシントン大学の生化学者で、本研究の共著者であるジボ・チェン氏は、今後の課題はコーディングシステムにおいて互いに補完し合う水素結合ネットワーク群を見つけることだとメールで述べた。「大規模なネットワーク群が完成すれば…合成細胞シグナル伝達経路やプログラム可能なタンパク質自己集合など、多くの興味深い応用が考えられます」とチェン氏はGeekWireに語った。
ワシントン大学のスコット・ボイケン氏が、「モジュール型水素結合ネットワークを介した特異性を持つタンパク質ホモオリゴマーのデノボ設計」と題されたサイエンス誌論文の筆頭著者です。ベイカー氏とチェン氏に加え、ワシントン大学のベンジャミン・グローブス氏、ロバート・ランガン氏、グスタフ・オーバードルファー氏、アレックス・フォード氏、ジェイソン・ギルモア氏、チュンフー・シュー氏、フランク・ディマイオ氏、ゲオルグ・シーリグ氏、グラーツ大学およびジョイント・バイオエネルギー研究所のホセ・エンリケ・ペレイラ氏、ローレンス・バークレー国立研究所のバヌマティ・サンカラン氏とピーター・ズワート氏も共著者です。
5月13日午後3時15分（太平洋標準時）の訂正：アデニン、チミン、グアニン、シトシンはアミノ酸ではなくヌクレオチドであることを反映するように項目を修正しました。誤りを指摘してくださったMarkWさんに感謝します。
