人工タンパク質の設計は、干し草の山から針を探すようなものです。タンパク質は アミノ酸がつながった鎖です。アミノ酸は20種類あるので、短いタンパク質であっても組み合わせの数は計り知れないほど増えます。ボストンのマサチューセッツ総合病院のアンソニー・キーフ氏とジャック・ゾスタック氏は、膨大な数のタンパク質の中から特定の生化学的機能を最適に果たすタンパク質を同定できる方法を開発した。
彼らのアイデアは、自然進化をモデルにした選択プロセスを使用して、不適切なタンパク質を選別するというものです。これを行うには、まずタンパク質が「子孫」を持たなければなりません。しかし、タンパク質を生成するための情報を含む遺伝子はDNA 分子の一部であるため、タンパク質はそれ自身を複製することができません。これにより遺伝情報がRNAに伝えられ、最終的にタンパク質が構築されます。
二人の研究者は今回、RNA分子をそれが構築したタンパク質と結合させて分子単位を形成することに成功した。これらのユニットは自立しています。これらはタンパク質の役割を果たし、タンパク質を再生するための情報を含んでいます。
Keefe と Szostak は、それぞれ 80 個のアミノ酸で構成される 6,000 兆個の異なるタンパク質から選択プロセスを開始しました。選択基準は、細胞内のエネルギー貯蔵を担うATP分子とタンパク質がどの程度うまく結合するかということでした。 「敗者」は洗い流され、残ったものは特別なプロセスを使用してコピーされました。 「コピーエラー」は、子孫が親とは少し異なるようにするために明示的に望まれていました。
8回の選択ラウンドの後、4つのタンパク質-RNAユニットの子孫が優勢となった。それらはまったく異なる方法でATPと結合しました。これらのタイプの化合物はいずれも、これまで自然界では観察されていませんでした。
「この手順は、可能性のあるタンパク質配列の未開発の可能性へのアクセスを妨げていた最後の障壁を取り除きます」とエール大学の分子生物学者ロナルド・ブレイカーは言う。 「医療やバイオテクノロジーに活用していきます。」
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