研究者は AI を使用してヘビ毒をブロックするタンパク質を設計します

これら 2 つの毒性はまったく異なるメカニズムで作用するため、研究者らは別々に取り組みました。

神経毒をブロックする

神経毒性のあるスリーフィンガータンパク質は、主要な神経伝達物質であるアセチルコリンの受容体に結合してブロックすることに特化した、より大きなタンパク質ファミリーのサブグループです。これらの受容体に結合する能力の鍵となるその三次元構造は、タンパク質内で互いに寄り添う 3 本のアミノ酸列に基づいています (十分に高度な生物学の授業を受けた人にとって、これらは逆平行です)ベータシート）。そこで、これらの毒素を妨害するために、研究者らはこれらの文字列をターゲットにしました。

彼らは、RFdiffusion と呼ばれる AI パッケージに依存していました (RF は、Rosetta Fold タンパク質折り畳みソフトウェアとの関係を示しています)。 RF 拡散は、特定の化学物質を補うタンパク質構造の設計に向けることができます。この場合、スリーフィンガー毒素の鎖の端に沿って並ぶ可能性のある新しい鎖が特定されました。それらが特定されると、ProteinMPNN と呼ばれる別の AI パッケージを使用して、新たに特定された鎖を形成する全長タンパク質のアミノ酸配列が特定されました。

しかし、AI ツールの使用がまだ終わったわけではありません。次に、スリーフィンガー毒素と新しく設計された一連のタンパク質の組み合わせを DeepMind の AlfaFold2 および Rosetta タンパク質構造ソフトウェアに入力し、それらの間の相互作用の強度を推定しました。

研究者らが実際のタンパク質の作成を開始したのはこの時点になって初めて、ソフトウェアがスリーフィンガー毒素と最もよく相互作用すると示唆した候補に焦点を当てた。コンピューター設計されたタンパク質のうち 44 個がスリーフィンガー毒素と相互作用する能力についてテストされ、最も強い相互作用を示した単一のタンパク質がさらなる研究に使用されました。

この時点で、AI に戻り、RFDiffusion を使用して、より効果的に結合する可能性のあるこのタンパク質の変異体を提案しました。実際、その提案の約 15 パーセントは毒素とより強く相互作用しました。研究者らはその後、細菌内で毒素と最も強力な阻害剤の両方を作成し、それらの相互作用の構造を取得しました。これにより、ソフトウェアの予測が非常に正確であることが確認されました。