De novoタンパク質構造予測
タンパク質の一次構造には、タンパク質の全体的な立体構造に必要な情報がすべて含まれているという考えを支持するいくつかの証拠が提示されており、これによりde novoタンパク質予測のアイデアが可能になっている。第一に、機能の異なるタンパク質は、通常、アミノ酸の配列が異なる。第二に、デュシェンヌ型筋ジストロフィーのようないくつかの異なるヒトの疾患は、一次構造中のたった1つのアミノ酸の変化によってタンパク質の機能が失われることに関連している可能性がある。第三に、多くの異なる生物種にわたって同様の機能を持つタンパク質は、しばしば類似したアミノ酸配列を持っている。たとえば、ユビキチンは、他のタンパク質の分解を制御するタンパク質であり、そのアミノ酸配列は、ショウジョウバエとホモ・サピエンスという異なる種でもほぼ同じである。第四に、思考実験によって、タンパク質の折りたたみは完全にランダムなプロセスとはならず、折りたたみに必要な情報は一次構造の中にコード化されていなければならないと推測することができる。例えば、小さなポリペプチドに含まれる100個のアミノ酸残基がそれぞれ平均して10個の異なるコンフォメーションをとると仮定すると、ポリペプチドには10^100個の異なるコンフォメーションが存在することになる。仮に10^-13秒ごとに1つの可能性のある確認がテストされた場合、すべての可能性のあるコンフォメーションをサンプリングするには約10^77年かかることになる。
「計算機によるタンパク質構造予測法の進歩は、年に2回、コミュニティ全体で行われる「タンパク質構造予測精密評価」(CASP)実験で評価される。CASP実験においては、研究グループは、天然の構造が不明であるが、決定され、まもなく公開される予定のアミノ酸配列に予測手法を適用するよう求められる。CASP実験で提供されたアミノ酸配列の数は少ないが、これらのコンテストは、間違いなく偏りのない方法で、予測手法やこの分野の進歩をベンチマークするための良い指標となる」。