タンパク質構造に基づいたアブラナ科植物の自家不和合性を制御する分子の創出

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本研究課題の目的である複数のハプロタイプ由来SRK分子に結合しうるSP11の創出は想定以上に進展している。2021年から22年にかけてタンパク質主鎖構造を固定した上で、その側鎖をデザインする手法がディープラーニングによって飛躍的に高まったことで、求められるSP11分子の骨格を設計していれば、そのアミノ酸をデザインするという手法に大きな道がひらけた。本研究では、新規SP11分子骨格をまずRosettaでデザインした。これは本来のSP11分子が60-70アミノ酸の機能ドメイン（defensin-likeドメイン）を持っているのに比べると、150アミノ酸と比較的大きなアミノ酸から構成されるものであるが、ジスルフィド結合をなくすことができたということで新しい。そしてSRKとの結合活性に必要だと思われる箇所については、活性アミノ酸を固定した状態のProteinMPNNを用いて側鎖をデザインすることができる。その後、AlphaFold, ColabFoldを用いてそのデザインされた配列から構造を予測したところ、高い信頼性で構造が予測された。これより、現実にそのデザインした新規SP11を大腸菌発現系などで発現できる可能性が高いと考えられる。また、天然に100種類以上存在するとされるアブラナ科植物のSP11の構造多様性について、その立体構造を予測する手法で大きな進展が見られた。近年AlphaFoldによって多くのタンパク質構造が精度良く予測されるできるようになったが、SP11についてはこれを単純に適用するだけではうまくいかなかった。しかし、我々はこの改善手法について研究成果を出し、現在これについての論文を投稿準備中である。