AIによる発見：極限環境微生物のタンパク質変化、高圧適応を解明

Tokyo科学者たちは、GoogleのAIツールであるAlphaFoldを利用して、高温好みの微生物であるThermus thermophilusのタンパク質が、マリアナ海溝のような極限の圧力下でどのように生存するかを研究しました。この研究は、ジャーナルPRX Lifeで発表され、高圧環境で生命がどのように進化するかを理解する助けとなります。また、地球や他の惑星での生命研究にも重要な影響を及ぼします。

T. thermophilusは高温に耐える能力で知られており、海洋の最深部に見られる極端な圧力に似た条件下でテストされました。その結果、60%のタンパク質が高圧に耐えられることが判明しました。これは、これらのタンパク質の構造が柔軟であり、原子間に余裕があるため、形状を失わずに圧縮できるからです。しかし、残りの40%のタンパク質は形が変化し、同じ条件に耐えることができませんでした。

実験の主なポイントは次のとおりです。2,500種類以上のタンパク質のうち、60%が高圧下でも構造を維持したことが明らかになりました。AIツールのAlphaFoldはタンパク質構造の予測により、研究の進行を加速しました。また、余分な原子空間を持つタンパク質は圧縮に対してより強靭であることが判明しました。

主要な研究者であるスティーブン・フリード氏は、これらの結果が生命の基本要素がどのようにストレスへの対処を行うかを示していると指摘します。また、研究はAIが重要な役割を果たしたことにも触れ、旧来の方法ではストレス耐性に関与する全てのタンパク質を特定するには多くの年数を要していただろうことを明らかにしています。

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極限環境下でのタンパク質の折りたたみを理解することは、産業や医療で使用する耐久性のあるタンパク質の創造に役立ちます。例えば、高圧に耐える安定した酵素は、医薬品の製造方法に革新をもたらす可能性があります。この知識は、他の惑星の高圧環境での生命の可能性についての研究を導く指針にもなり得ます。例えば、そこにある深海のような場所です。

この研究は、地球上の未知の場所で独自の生物が生息している区域について、さらなる研究を促進する可能性があります。これらの生物は、多くの他の生物が生き延びることができないような厳しい環境で生き続けており、生命がどのようにして適応し、たくましく存在し続けるのかを私たちに教えてくれます。

将来的な研究では、深海で高圧に適応して生きる生物がさらに注目されるでしょう。また、海洋を超える高圧条件の下でのタンパク質の働きを探ることで、新たな方法を見つけることも考えられています。これらの研究は、新しい薬や治療法の発見に役立つ可能性があります。

この研究は、AIと科学が協力して生命の基本単位が過酷な環境でどのように生き延びるかを理解する手助けをしていることを示しています。