タンパク質設計
球状タンパク質は、疎水性のコアと親水性の表面を持つタンパク質である。球状タンパク質は、複数の立体配座を持つ繊維状タンパク質とは異なり、安定した構造をとることが多くある。球状タンパク質の三次元構造は、繊維状タンパク質や膜タンパク質に比べて、X線結晶構造解析や核磁気共鳴分光法によって容易に決定することができる。そのため、球状タンパク質は他の種類のタンパク質よりも、タンパク質設計において魅力的である。成功したタンパク質設計の多くは、球状タンパク質を用いている。RSD-1もTop7も、球状タンパク質のde novo設計である。2012年には、さらに5つのタンパク質構造がBakerグループによって設計、合成、検証された。これらの新しいタンパク質は、生物学的な機能を果たさないが、その構造は、機能的な活性部位を組み込むために拡張可能なビルディングブロックとして機能することを目的としている。これらの構造は、二次構造を特定する配列部分間の接続ループの分析に基づいた新しいヒューリスティックスを用いて、計算機的に発見された。
ET を最適化する問題(式(1))は、整数線形計画(integer linear program、ILP)として簡単に定式化できる。最も強力な定式化の一つは、最終解における回転異性体とエッジの存在を表すために二値変数を使用し、各残基に対して回転異性体を正確に1つ、各残基のペアに対して1つのペアワイズ相互作用を持つように解を制約するものである。
min ∑ i ∑ r i E i ( r i ) q i ( r i ) + ∑ j ≠ i ∑ r j E i j ( r i , r j ) q i j ( r i , r j ) {\displaystyle \ \min \sum _{i}\sum _{r_{i}}E_{i}(r_{i})q_{i}(r_{i})+\sum _{j\neq i}\sum _{r_{j}}E_{ij}(r_{i},r_{j})q_{ij}(r_{i},r_{j})\,}
ここに次を仮定する。
∑ r i q i ( r i ) = 1 , ∀ i {\displaystyle \sum _{r_{i}}q_{i}(r_{i})=1,\ \forall i}