【テクノロジー解説】AlphaFoldってなに?AIが、たんぱく質の立体の形を予測。50年来の難問を解き、約2億種類ほぼすべての形を予測、190か国200万人以上が利用。2024年ノーベル化学賞
私たちの体を動かす「たんぱく質」は、アミノ酸が長くつながって、複雑な立体の形に折りたたまれたものです。形がはたらきを決めるのに、アミノ酸のならびから形を予測するのは、1970年代からの難問でした。2024年のノーベル化学賞は、2020年にAIモデル「AlphaFold2」でこの問題を解いたハサビス博士とジャンパー博士、そして新しいたんぱく質を設計したベイカー博士に贈られました。抗菌薬の効かない菌のしくみの理解や、プラスチックを分解する酵素の研究にも。やさしく解説します。
プレ男筋トレのあとにプロテインを飲むけど、「たんぱく質の形」がノーベル賞ってどういうこと?
メル美AIが関係してるって聞いたよ。
こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は、AI でたんぱく質の形を予測する AlphaFold(アルファフォールド)です。2024年ノーベル化学賞の公式発表をもとにまとめました。
たんぱく質は「生命の化学の道具」
ノーベル賞の発表によると、
- たんぱく質は、生命の土台となるすべての化学反応をコントロールし、動かしています
- ホルモン、信号を伝える物質、抗体、いろいろな組織の材料としてもはたらきます
- たんぱく質は、ふつう20種類のアミノ酸からできています
- アミノ酸が長いひものようにつながり、それが折りたたまれて立体の形になります。この形が、たんぱく質のはたらきを決めます
プレ男アミノ酸のひもが、どう折りたたまれるかで、はたらきが変わるのか。折り紙みたいだね。
50年来の難問
- 1970年代から、研究者はアミノ酸のならびから、たんぱく質の立体の形を予測しようとしてきましたが、とても難しい問題でした
- 2020年、デミス・ハサビス博士とジョン・ジャンパー博士が、AI モデル「AlphaFold2」を発表し、おどろくべき突破口をひらきました
- AlphaFold2 を使って、研究者が見つけてきた約2億種類のたんぱく質のほぼすべての形を予測できるようになりました
- これまでに 190か国の200万人以上が AlphaFold2 を使っています
AIで何がわかる?
ノーベル賞の発表では、数えきれない利用例のなかから、
- 抗菌薬(抗生物質)が効かない菌(薬剤耐性)のしくみを、よりよく理解する
- プラスチックを分解する酵素の形を画像にする
といった例をあげています。
もう1人:たんぱく質を「つくる」ベイカー博士
- デイヴィッド・ベイカー博士は、2003年、20種類のアミノ酸を使って、ほかのどのたんぱく質とも似ていない新しいたんぱく質を設計することに成功しました
- その後、医薬品、ワクチン、ナノ材料、小さなセンサーに使えるたんぱく質など、次々と新しいたんぱく質をつくりだしています
たんぱく質のはたらきは、その立体の形で決まります。AIのAlphaFold2は、アミノ酸のならびから形を予測するという50年来の難問を解き、約2億種類のたんぱく質のほぼすべての形を予測しました。
つながる技術
- AI のもとになったニューラルネットワークは、同じ2024年のノーベル物理学賞:AIの「ニューラルネットワーク」ってなに?
- 文章をつくる AI は LLMってなに?
- DNA を書きかえる技術は CRISPR-Cas9ってなに?
- 筋トレとたんぱく質の量の話は 筋トレにプロテインは必要?
プレ男プロテインの中のたんぱく質も、ひとつひとつ形がちがうんだね。AIが科学の進み方を変えてるんだ。
メル美プラスチックを分解する酵素の研究にも使えるって、環境にもいいね。
最初の抗生物質と、薬が効かない菌(薬剤耐性)の歴史は、【テクノロジー解説】ペニシリンってなに?へ。
たんぱく質やウイルスの形を実際に「見る」技術は、【テクノロジー解説】電子顕微鏡ってなに?へ。
タンパク質をつくるアミノ酸が、なぜ「左手型」ばかりなのかにせまる日本発の反応は、硤合(そあい)反応ってなに?へ。
まとめ
- たんぱく質は20種類のアミノ酸のひもが折りたたまれた立体。形がはたらきを決める
- アミノ酸のならびから形を予測するのは、1970年代からの難問
- 2020年の AI モデル AlphaFold2 が、約2億種類のほぼすべての形を予測。190か国200万人以上が利用
- 薬剤耐性菌の理解、プラスチック分解酵素の研究などに
- 2024年ノーベル化学賞(ハサビス博士、ジャンパー博士、新しいたんぱく質を設計したベイカー博士)
参考文献
- The Royal Swedish Academy of Sciences. Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2024. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2024/press-release/ (閲覧日:2026年10月5日)
この記事は一般的な情報提供を目的としたもので、個別の診断・治療に代わるものではありません。 気になる症状や不安がある場合は、医療機関にご相談ください。