50年謎だったタンパク質をAIが解明 image by:DeepMind
タンパク質の構造と振る舞いは、専門家を50年来悩ませてきた問題だった。そんな難問をAIが手際よく解明してしまったそうだ。
「タンパク質の折りたたみ（タンパク質フォールディング）」と呼ばれる問題に挑戦したのは、チェスや囲碁で世界をあっと言わせたイギリスの人工知能企業「DeepMind」だ。その最新のAIシステム「AlphaFold」が、この問題における飛躍的進歩をもたらした。
スポンサードリンク
タンパク質のフォールディング問題とは？
私たち生物の体の中に無数にあるタンパク質は、いわばナノマシンのような存在で、生命が生きるために欠かすことができない物質だ。血液に酸素を運ばせたり、目に光を感知させたり、筋肉を作ったりと、ありとあらゆる生物学的プロセスに関与している。
まるでビーズのようなアミノ酸が連なった糸を想像してもらいたい。これがタンパク質の基本的な構造だ。だがアミノ酸は20種類あり、それらが相互に作用することで折りたたまれ、複雑な3次元構造になっている。そしてこの3次元構造の違いによって、タンパク質の機能も違ってくる。
アミノ酸の相互作用は複雑怪奇だ。タンパク質には2億種以上あることが分かっているが、詳しく3次元構造が判明しているのはほんの一部だけだ。もしアミノ酸の相互作用を理解して、その配列から3次元構造を予測することができれば、タンパク質の解明は一気に進む。
これが世界中の科学者が取り組みながら、長年解決することができなかった「タンパク質の折りたたみ（フォールディング）問題」だ。
フォールディング前とフォールディング後のタンパク質 image by:public domain/wikimedia
誤差が原子1つ分という超精密予測
AlphaFoldはタンパク質の「空間グラフ」を解釈し、計算することができるAIだ。
これに過去に科学者が苦労した集めた17万のタンパク質構造データを与えて学習させた結果、アミノ酸の配列からタンパク質の3次元構造を正確に予測できるようになったという。予測の誤差は平均1.6オングストローム――すなわち原子1つ分と超精密な予測だ。
タンパク質の構造予測の精度は、一般に「CASP（Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction））」という方法によって評価される。そしてAlphaFoldのCASPスコアは92.4。これは実験によって得られた結果と概ね同等とみなしていい予測精度であるという。
さまざまな分野でのブレークスルーに期待
ここから想像される未来は明るい。さまざまな応用が考えられ、たとえばこれまで治せなかった病気の原因をさっと特定し、治療薬を作ることができるようになる。
あるいはプラスチックを分解する酵素や大気中に含まれる二酸化炭素を吸着するような酵素すら人工的に作れる可能性があるそうだ。
この成果はまだきちんとした形で発表されておらず、今の時点（20年12月2日）ではその要旨を確認できるのみだ。それでもタンパク質を活用しているさまざまな分野でのブレークスルーを期待したい。
References:AlphaFold: a solution to a 50-year-old grand challenge in biology | DeepMind/ written by hiroching / edited by parumo
あわせて読みたい
AIと現役空軍パイロットがフライトシミュレーターで空中戦。AIが人間を撃破（アメリカ）
人工知能（AI)が人類を驚愕させた10の瞬間
数万人が見抜けなかった。AIが書いたでたらめのブログ記事がランキング1位となる
AIカメラがボールと審判のハゲ頭を間違え、サッカーの試合観戦を台無しにしてしまった件（イギリス）
AIの創造性が人間を超える日が来るのか？この記事が気に入ったら
いいね！しよう
いいね！しよう
カラパイアの最新記事をお届けします
人気記事
最新週間ランキング
1位 8659 points |  | 空港で横になり束の間の休息をとる兵士を必死に守ろうとする犬 |
2位 6768 points |  | 散歩に出かけた猫、背中にオポッサムの赤ちゃんをおんぶして家に連れ帰る（メキシコ） |
3位 4982 points |  | 余命わずかな愛犬の為、最後にもう一度大好きだった雪を見せたい。その願いがSNSユーザーの協力で叶えられる（カナダ） |
4位 4594 points |  | ソ連が領海侵犯していると思い込んで15年、実はニシンのオナラだった（スウェーデン） |
5位 3648 points |  | 江戸時代以来約400年ぶり。木星と土星が大接近！12月21日〜22日は世紀の大天体イベントがやってくる |
260
8360
3
36スポンサードリンク
コメント
1. 匿名処理班
こう言うデータの集積と解析が鍵になる分野は、AIの方が向いてるんだろうなぁ
2. 匿名処理班
なんだかよくわからんがとにかくすごいということがわかった
3. 匿名処理班
文を読んでも図を見ても何が何やらさっぱりわからん
4. 匿名処理班
これは素晴らしい。
以前、理研でデザインドラックの説明を受けたとき、蛋白質の３Ｄ構造の解明が「受容体に薬が入るかとどうか」だの鍵だといってたのを思い出す。
あるいはプリオン分子の崩れの修正にも繋がるかもしれない。
更に研究が進むことを望む。
あと献金したいなコレ。
5. 匿名処理班
alphafold2やんけ
ver表記ちゃんとしてクレメンス
6. 匿名処理班
人体全てを、とかも未来のコンピュータなら出来るんかな
7. 匿名処理班
タンパク質構造のシミュレーションが容易になるのかなあ、医学的に大きな躍進だと思う。
8. 匿名処理班
まぁ、俺の予想した通りだったけどなー（棒読み）
9. 匿名処理班
※3
今までアミノ酸配列を基に実際のたんぱく質を作ってＸ線とかでそくていしなきゃ構造がわからなかったんだけど、アミノ酸配列がわかれば計算でその構造が出せるようになったということだと思う。有益なたんぱく質を作るための総当たりに使えるんじゃないかな。
10. 匿名処理班
タンパク質って変形したり壊れやすかったりするからこういうの難しいと思ってたけど、こりゃすごい！
11. 匿名処理班
これはすごいことだよ
同じ化学式でも構造が違うと別の特性が備わる無機質のように、タンパク質は立体構造によって多様な能力を持つ
今後、人工のタンパク質が合成されてナノマシンのように様々なミクロの世界で活躍する場が増えるんだろうな
それと同様に、悪用する手段も考えられるんだろう（例えば瞬時に何かを溶かしてしまうタンパク質とか）
12. 匿名処理班
どういうこっちゃ？
13. 匿名処理班
※4
３Ｄ構造の解明が「受容体に薬が入るかどうかの鍵」だといってたのを思い出す。
だな
いつもスマナイ。
14. 匿名処理班
「屁のつっぱりはいらんですよ」と同じぐらい
言葉の意味はわからんが
ものすごいという雰囲気は伝わった
15. 匿名処理班
プラスチックから肉作っちゃう時代が来たりするんだろうか
16. たまご
回のように実験によって得られた答えじゃなくてもほぼ確実な答えさえ出れば逆算して証明できたり、その結果を用いてさらに研究の幅が増えますよね。
今の時代AIをうまく使う能力も求められるわけですか。