【バインダーデザイン】RFDiffusion で線形ペプチドのバインダー設計

論文タイトル

Poxvirus targeted by RFdiffusion peptide-binders

出典

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www.biorxiv.org

要約

ポックスウイルス（特にワクチニアウイルス〔VACV〕やサル痘ウイルス〔MPXV〕）の主要膜タンパク質 F13L を標的に、RFdiffusion を用いて新規ペプチド阻害剤を計算設計した研究です。

解説など

RFdiffusion を用いたリニアペプチドの設計事例の紹介です。単純な短鎖線形ペプチドを設計した事例紹介は少ないためアプローチが気になり、目を通しました。結論としては、設計成功の実験的な証明がなく、手法の妥当性を判断するには物足りない印象です。

筆者らは、ポックスウイルス由来の膜タンパク質 F13L に対してバインダーの設計を試みています。エピトープはF13が形成する２量体界面のαヘリックス構造です。

  • 構造準備
    • F13L ホモ二量体構造から chainB を削除し、chainA をターゲットとする
    • 二量体界面の接触残基（5.5Å以内）を抽出し、短・長・最長ホットスポットに分類
  • RFdiffusion 設計
    • Google Colab 上の RFdiffusion notebook を用い、βシートや可溶性ペプチド優先条件を設定
    • 20〜30残基のペプチド、または二本組み合わせたジペプチド（例：25-mer + 20-mer）をランダム生成（全576配列）
    • 出力構造を AlphaFold2 で再モデリング後、Prodigy で chainA との推定親和性を評価
  • 上位候補選定
    • Prodigy 予測親和性 ≤ 46 nM かつ二量体界面αヘリックスに結合する配列を選択（9種、全体の1.5%）
  • 親和性・安定性向上
    • 上位ジペプチドの一つ 16.9n2（25-mer＋20-mer, ~6 nM） を基に、
      • N–C 末端シクロ化（9n2c）: バックボーン固定のまま配列変化
      • シクロ化＋ハルシネーション（9n2a）: バックボーンも再設計＋内部ジスルフィド結合導入
    • 再び AlphaFold2 モデル化＋Prodigy評価
  • 耐性株評価
    • MPXV 野生型（F13L0）および Tecovirimat 耐性株（F13L1, F13L2）モデルに結合させ親和性を比較

特徴的なのは、ホットスポットの指定残基が非常に多いことです。長（８残基）や最長（３４残基）の条件を選択しており、これにより結合界面の広い高親和性のバインダーを取得できることを期待しています。

また、２本鎖のペプチドを生成して２本鎖間にジスルフィドを生成する、という設計も試みています。