2021年科学ニュース１位は「タンパク質の構造予測」（21/12/22）

　 　米科学誌Scienceは、2021年の"Breakthrough of the Year"として、「人工知能（AI）を用いたタンパク質立体構造の予測」を選んだ。タンパク質は、アミノ酸が鎖状に長くつながったもので、水中では、この鎖が折り畳まれて特定の立体構造となる。アミノ酸の並び方は対応する遺伝子の塩基配列からわかるが、どのような立体構造になるかを推定するのは、長い間、大きな困難を伴った。タンパク質同士の相互作用が加わると、立体構造が変化するので、問題はさらにやっかいになる。
　タンパク質の立体構造は、1950年代からX線回折技術を応用して研究されていたが、１個のタンパク質を調べるだけで、莫大な年月と費用が必要だった。だが、こうした地道な研究を続けることでデータが蓄積され、しだいにアミノ酸配列と立体構造の関係が解明されてくる。近年になると、AIを使って膨大なデータから共通パターンを見いだし、それに基づいて各種タンパク質およびタンパク質複合体の立体構造を推測することが可能になった。そうした予測結果と、X線回折のほか核磁気共鳴法や低温電子顕微鏡などによる最新データを突き合わせることで、精度の向上を図ることができる。2018年には、Googleの子会社によって（アルファ碁でも使われた）深層強化学習の手法を用いるAIソフトAlphaFoldが開発され、予測精度は急激に高まった。
　人間の生命活動には何十万種類ものタンパク質が関わっているが、2020年には、AlphaFold2（AlphaFoldの改良版）によって、そのうちの35万種類の構造が解明された。AlphaFold2などのプログラムコードは公開されており、多くの科学者が利用できる。新型コロナウィルスのタンパク質も、このプログラムを使って解析されており、医薬品開発に役立つと期待されている。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 姉妹ページに「科学と技術の諸相　－Q&A－」があります。