膜タンパク質の類似体が創薬を加速する可能性(Membrane protein analogues could accelerate drug discovery)

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2024-06-21 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

多くの薬物や抗体の発見は、細胞膜タンパク質に焦点を当てていますが、これらは脂質に埋もれており、水に溶けにくいため研究が困難です。そこで、エコール・ポリテクニーク連邦大学ローザンヌ(EPFL)の研究チームは、深層学習を用いてこれらの膜タンパク質を可溶性のアナログに再設計しました。これにより、細胞を使わずに大量に生成でき、薬物候補との直接的な結合試験が可能になります。例えば、E. coliを用いることで、哺乳類細胞を使う場合と比べてコストを約10分の1に削減できます。この方法は、特にGタンパク質共役受容体(GPCR)のような複雑なタンパク質にも成功し、薬物スクリーニングやワクチン研究、がん治療への応用が期待されています。研究結果は「Nature」に掲載されました。

<関連情報>

可溶性で機能的な膜タンパク質類似体の計算デザイン Computational design of soluble and functional membrane protein analogues

Casper A. Goverde,Martin Pacesa,Nicolas Goldbach,Lars J. Dornfeld,Petra E. M. Balbi,Sandrine Georgeon,Stéphane Rosset,Srajan Kapoor,Jagrity Choudhury,Justas Dauparas,Christian Schellhaas,Simon Kozlov,David Baker,Sergey Ovchinnikov,Alex J. Vecchio & Bruno E. Correia
Nature  Published:19 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07601-y

figure 1

Abstract

De novo design of complex protein folds using solely computational means remains a substantial challenge1. Here we use a robust deep learning pipeline to design complex folds and soluble analogues of integral membrane proteins. Unique membrane topologies, such as those from G-protein-coupled receptors2, are not found in the soluble proteome, and we demonstrate that their structural features can be recapitulated in solution. Biophysical analyses demonstrate the high thermal stability of the designs, and experimental structures show remarkable design accuracy. The soluble analogues were functionalized with native structural motifs, as a proof of concept for bringing membrane protein functions to the soluble proteome, potentially enabling new approaches in drug discovery. In summary, we have designed complex protein topologies and enriched them with functionalities from membrane proteins, with high experimental success rates, leading to a de facto expansion of the functional soluble fold space.

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有機化学・薬学
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