理化学研究所ゲノム科学総合研究センター タンパク質構造・機能研究グループ計算プロテオミクス研究チームとNTTデータは、4月1日より、既存の医薬品の作用・副作用のメカニズムの解明と、有効で安全な新規医薬品の効率的開発に貢献することを目的とし、人体内に存在する多数のタンパク質の分子表面同士の類似性を探索する「タンパク質の秘密を探ろう!/タンパク質分子表面類似性網羅的探索プロジェクト」を「cell computing βirth/セルコンピューティングバース」で実施する。

近年ヒトゲノムが解読され、3万以上の遺伝子の存在が明らかになっている。遺伝子はそれぞれ特定のタンパク質を作るための情報であり、これらから作り出されるタンパク質により、多彩な生命活動が体内で行われる。その生命活動に不調をきたした状態が病気であり、病気を治療するには関連するタンパク質の働きを調節する必要がある。

ほとんどの医薬品は、目的とする治療に関係するタンパク質分子の表面のかたちと性質にあわせて、結合しやすいようにした分子であり、結合してそのタンパク質の働きを調整し、病気を治療する。しかし、かたちと性質が似たタンパク質分子の表面が他にもあった場合、それにもその医薬品が作用してしまう可能性がある。これが病気治療とは無関係に作用する副作用となる。

今回のプロジェクトでは、体内に存在する多数のタンパク質の分子表面について、類似性を網羅的に探索する。これにより、既存の医薬品の作用・副作用のメカニズムの解明と有効で安全な新薬の効率的開発に貢献することを目指す。

タンパク質の構造が分かると、そのタンパク質と結合しやすい医薬品となる分子のかたちと性質を推測することができる。多くの医薬品となる分子は、タンパク質表面の窪んだ部分に結合する。その際にかたちが適していないとタンパク質に結合することができない。さらに、安定して結合するためには相互に引き合う性質をもっていなければならない。逆に言えば、そのかたちと性質にあうタンパク質が他にあれば、それにもその医薬品分子が結合してしまい、有害な副作用を起こしてしまう場合がある。

体内に存在する何万種ものタンパク質の中には、共通の医薬品分子が結合するものが多数存在すると推測され、そこに、医薬品の作用・副作用のメカニズムを解明する鍵が含まれている、とNTTデータらでは見ている。

今回は、7,093種類のタンパク質に存在する分子表面48,347カ所同士の類似性を、それを構成する原子種類と三次元上での位置を比べることにより行う。一つの組み合わせ、例えば分子表面Aと分子表面Bについて比較をする場合には、10〜200回の繰り返し処理が必要だが、さらにそれを48,347 カ所同士で行うと、11億を越える組み合わせでの処理となり、膨大な計算処理となるわけだ。その膨大な計算を処理するために、今回、NTTデータのプロジェクトである「cell computing βirth/セルコンピューティングバース」を利用する。

cell computing βirth/セルコンピューティングバースとは、インターネットにつながっているパソコンの余剰能力を集めて仮想のスーパーコンピューターを作り、科学やエンタテインメントなど様々なテーマの大規模計算問題の解決を目指す参加型プロジェクトのこと。クライアントをインストールするだけで、自分のパソコンもこのプロジェクトの一員となることができる。