機械学習を用いたイオン輸送型ロドプシンの機能予測と分子開発

Molecular development and function prediction of ion-transporting rhodopsins by machine learning

　イオン輸送型ロドプシンは，光のエネルギーを使って多様なイオンを輸送する膜タンパク質ファミリーである．近年，これらを用いることで，神経細胞の活動を光で操作する技術であるオプトジェネティクス（光遺伝学）が可能となった．オプトジェネティクスは幅広い神経科学研究で用いられている一方で，視覚・聴覚再生などへも応用が始まっている．しかし，既知のイオン輸送型ロドプシンのイオン輸送能や応答波長には限界があり，高精度・高感度な光操作に向けてより高機能なロドプシンの実現が求められているが，可能なアミノ酸配列のパターン数は20²⁰⁰～20³⁰⁰に及び，そのなかから所望の機能を持つ分子を実験的に得ることは困難である．そこで最近，筆者らは機械学習法を用いることで，イオン輸送型ロドプシンの吸収波長の予測と新規分子探索の効率化が可能であることを見出した．本稿ではその具体的な取り組みと，将来展望について紹介する．