分子デザインはじめました

分子デザインはじめました
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このpodcastは、さまざまな形で分子デザインに携わるメンバーが分子デザインについてゆるく語りつつ情報発信する番組です。タンパク質デザインや核酸 (DNA/RNA)デザインが主なトピックです。X: https://twitter.com/Biomol_Design

  1. 3d ago

    Ep 25: [Tips] Pipettes and Pro Tips

    Chapter (0:00:00) 祝ポッドキャスト２周年！  (0:01:50) 浜田さん論文１（DNAハイドロゲル）  (0:16:00) Wet Lab Tips 1（キャピラリー粘度測定・Echo分注機）  (0:20:17) 浜田さん論文２（動的DNAネットワーク）  (0:32:10) DiffusionモデルでDNAオリガミ論文  (0:40:37) Wet Lab Tips 2（ピペット、培養、クローニング）  (1:00:03) Claude  (1:10:32) Wet Lab Tips 3（ゲル電気泳動、タンパク質実験）  (1:16:05) ラボノート  (1:39:03) Wet Lab Tips 4 （コンピ・透析・ELISA） 濵田 省吾さん（東京科学大学） Lab HP⁠ ⁠https://www.nanoeng.net/ ⁠⁠X:⁠ ⁠https://twitter.com/shogohamada ⁠⁠Researchmap: https://researchmap.jp/shogo_hamada⁠ 祝、Podcast２周年！ Ep 0Ep 1Ep 2 浜田さんインタビュー回 浜田さん論文 Systematic Exploration of Synthesis and Function Landscapes for DNA Hydrogels, ACS Synthetic Biology, 2026, Kawada et al., Bottom-Up Synthesis and Active Assembly of DNA Networks by Biomolecular Nanomachines, Small, 2026, Afroze et al., ChemRxiv 版木賀大介 先生松浦友亮 先生Echo リキッドハンドラー化学ゲル、物理ゲル（ゲルの化学—基礎と機能化—　小久保 尚）DASHシステム、Dynamic DNA material with emergent locomotion behavior powered by artificial metabolism, Hamda et al., 2019, Sci. Robot.⁠DNA aptamer “Lettuce”学術変革領域（A）分子ロボット・エクスプローラーズ村山恵司 先生葛谷明紀 先生 Diffusion modelによるDNA Origamiのデザイン De novo design of DNA origami with a generative diffusion model, Nat Commun., 2026, Truong-Quoc et al.タンパク質デザインにおける loop のルール、Principles for designing ideal protein structures, Nature, 2012, Koga et al.De novo design of RNA and nucleoprotein complexes, BioRxiv, 2025, Andrew Favor et al.AI for Science, SPReAD 1000 Wet 実験 Tips Drummond, .4mm Precision Capillary TubesReinin multichannel pipette（幅変えられるマルチチャネル）24 Well ExDeep Well Plate24 Tip Horn For Sonicatorsインテグラ　卓上の分注機KOD One曽宮さんツイートNEB, Golden Gate Assembly BioRad, Mini protean TGX Stain-Free gelNacalai, WIDE RANGE Gel Preparation Buffer(4x) for PAGE (Gradient っぽくなる)ElabFTWDigital oceanBenchilingfindingsPapersKaleida Graph澪乃ゆい@バイオインフォVTuberCompetent cell: Intact GenomicsのBL21 (DE3)Zymo, Mix & Go! E.coli Transformation Kit and Buffer SetNEB® Stable Competent E. coli (High Efficiency)ミニゲルスラブ電気泳動装置エッペンドルフチューブのフタで透析Thermo, Slide-A-Lyzer™ MINI Dialysis Devices（50 mL チューブ型透析膜）

  2. Apr 24

    Ep 24: [Journal] Membrane Protein Designs

    Ep 24: Membrane Protein Design Journal Club Ep 20-1　ラボミーティングでたこ焼き作る話https://open.spotify.com/episode/7jpHi8W1eNAoMtQz9GwY44 紹介した論文 [0:16:36–] 新津 Deep learning-based joint sequence–structure de novo membrane protein design Rudden et al., bioRxiv https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.08.15.670493v1 Fig 6. Growth Hormone Receptor (GHR)のデザインについて触れられなかった点の補足： GHRはリガンド二量体化とコンフォメーション変化のどちらが活性化に寄与するか、を焦点にデザインと実験・分子動力学計算が行われた。 デザインでは、TMdiffusionのSwithable design機能を使い、ターゲットとする活性型・非活性型のPDB構造をdiffusionプロセスの各ステップで参照して、両状態と互換性のある配列生成を行っている。 分子動力学計算ではデザインしたヘリックスの二量体化のエネルギー障壁をSteered MDで予測している。 実験では、リガンド無しの基底活性とリガンドによる活性化シグナル強度が測定されており、どちらもデザインした活性・非活性型のコンフォメーションの選択性とは相関がないが、基底活性の強さとSteered MDおよびTOXGREENアッセイで示された二量体化の強さに一定の相関があった。このことから、二量体化がGHR活性の主たるドライビングフォースであることが提案されている。 [0:58:51–] 本田 Design principles of the common Gly-X6-Gly membrane protein building block Golden, et al., 2025 Oct, PNAS https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2503134122 [1:15:05–] 岡本 Bottom-up design of Ca2+ channels from defined selectivity filter geometry Liu et al, 2025 Oct, Nature https://www.nature.com/articles/s41586-025-09646-z [1:41:30–] 松林 De novo designed voltage-gated anion channels suppress neuron firing Zhou, et al., 2025 Dec, Cell https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867425010918 MEMDLM, Hugging Face https://huggingface.co/ChatterjeeLab/MemDLM 論文 TOKEN-LEVEL GUIDED DISCRETE DIFFUSION FOR MEMBRANE PROTEIN DESIGN Goel, et al., 2024 Oct, arXivhttps://arxiv.org/abs/2410.16735 TOXGREEN https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273616302516 コンフォメーションスイッチのデザイン Deep learning–guided design of dynamic proteins Kortemme Group, 2025 Science https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr7094 Single spanning receptorのデザイン Barth group, 2025 Nature Biomedical Engineering https://www.nature.com/articles/s41551-025-01532-3 ヒンジのde novoデザイン Design of stimulus-responsive two-state hinge proteins https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7731 新津グループから最近の膜タンパク質 (α-Helical Peptide Barrels)デザインの論文 Rational Design Principles for De Novo α-Helical Peptide Barrels with Dynamic Conductive Channels https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13933 WRAPS 膜タンパク質を囲んで可溶化するタンパク質のデザイン Preprint https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.02.04.636539v1 Podcast での論文紹介 https://open.spotify.com/episode/2zUlbukXmw90EWeggduZNN 本田紹介論文の前報 De novo-designed transmembrane proteins bind and regulate a cytokine receptor https://www.nature.com/articles/s41589-024-01562-z ESMFold 論文 https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade2574https://esmatlas.com/resources?action=fold Orientations of Proteins in Membranes (OPM) database https://opm.phar.umich.edu/ Dr. William A. Catterall https://pharmacology.uw.edu/william-a-catterall-1946-2024/ 岡本論文紹介回 Ep 6: [Journal] De novo-designed transmembrane proteins bind and regulate a cytokine receptor,... https://open.spotify.com/episode/1hNft2Hnn1QfWjCAfpLF6v [参考] イオンチャネルの整流性とチャネル形状に関するレビュー論文 Asymmetric properties of ion transport in a charged conical nanopore Q. Liu et al., Phys. Rev. E 75, 051201, 2007 https://doi.org/10.1103/PhysRevE.75.051201 Peilong Lu lab https://protein-design.lab.westlake.edu.cn/ Longxing Cao lab https://en.westlake.edu.cn/faculty/longxing-cao.html

  3. Apr 3

    Ep 23: [Interview] Naohiro Terasaka (Science Tokyo) “Just Evolve it!”

    ・寺坂尚紘先生 https://nterasaka.wixsite.com/terasaka-lab https://x.com/NaohiroTerasaka   ・Science Tokyo ELSI   ・MULTI-evolve ・Ref: EVOLVEpro ・PLACER https://github.com/baker-laboratory/PLACER https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2427161122   ・Claude   ・第3回スイス・日本生命化学シンポジウム ・小嶋良輔先生 ・学術変革B SPEED ・Donald Hilvert先生 ・Jeffrey Bode先生 https://bode.ethz.ch/ https://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/en_backup/members/j-bode/ ・鈴木勉研究室 ・和田猛先生 ・池内与志穂先生 http://www.bmce.iis.u-tokyo.ac.jp ・沼田 倫征先生   ・鈴木研時代の研究 Biogenesis of 2-agmatinylcytidine catalyzed by the dual protein and RNA kinase TiaS https://www.nature.com/articles/nsmb.2121 Structural basis of tRNA agmatinylation essential for AUA codon decoding https://www.nature.com/articles/nsmb.2144   RNAとタンパク質の両方をリン酸化する酵素を世界で初めて発見 ―遺伝暗号の解読に必須な修飾塩基アグマチジンの生合成を解明（プレスリリース） https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/p01_231017.html   ・菅研究室 ・ペプチドリーム ・ミラバイオ ・後藤 佑樹先生 http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/chembio/index.html ・加藤 敬行先生 ・森本 淳平先生  ・村上裕先生 ・林剛介先生   ・修士課程の研究 A human microRNA precursor binding to folic acid discovered by small RNA transcriptomic SELEX https://rnajournal.cshlp.org/content/22/12/1918.short   ・博士課程の研究 An orthogonal ribosome-tRNA pair via engineering of the peptidyl transferase center https://www.nature.com/articles/nchembio.1549 https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/articles/a_00272.html （プレスリリース） An aminoacylation ribozyme evolved from a natural tRNA-sensing T-box riboswitch https://www.nature.com/articles/s41589-020-0500-6 An anticodon-sensing T-boxzyme generates the elongator nonproteinogenic aminoacyl-tRNA in situ of a custom-made translation system for incorporation https://academic.oup.com/nar/article/52/7/3938/7627879?login=true   ・佐々木栄太先生 ・東佑翼先生   ・海外学振 ・HFSPフェローシップ   ・ポスドク時代の研究 Laboratory evolution of virus-like nucleocapsids from nonviral protein cages ⁠https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.1800527115⁠ Evolution of a virus-like architecture and packaging mechanism in a repurposed bacterial protein https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abg2822 Baker研からのRNAカプシドデザインの論文 Evolution of a Designed Protein Assembly Encapsulating its Own RNA Genome ⁠https://www.nature.com/articles/nature25157⁠ ・Lasso-grafting ・高木淳一先生 http://www.protein.osaka-u.ac.jp/rcsfp/synthesis/ ・Lasso-graftingとカプシドを組み合わせた論文 A Nonviral Neo-Nucleocapsid for Cell-Specific RNA Delivery Developed by Pseudo-Cyclic Peptide Grafting and Directed Evolution ⁠https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.202519027⁠ De novo peptide grafting to a self-assembling nanocapsule yields a hepatocyte growth factor receptor agonist ⁠https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(21)01271-2⁠ ・On-chip Biotechnologies ・PUREの金森さん回 ・Plasmidsaurus ・古林太郎さん ・寺坂研の最近の成果 N. Terasaka, T. Furubayashi, K. Tajima, H. Noji. Efficient cell-free evolution of RNA polymerases by droplet microfluidics. bioRxiv (2026)  ⁠https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.02.23.707346v1⁠ T. Furubayashi, N. Terasaka, K. Tajima, H. Noji. Boosted cell-free gene expression for robust signal readout from a single-copy DNA template in microdroplets. bioRxiv (2026) ⁠https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.02.22.707295v1⁠ K. Tajima, Y. Sakai, N. Terasaka*. Cargo-directed assembly of nonviral nucleocapsid with controlled size. ACS Synth. Biol. (2026) ⁠https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.5c00881⁠ M. D. Levasseur*, N. Terasaka*, A. Steinauer, S. Tetter, S, Pfister, B. H. Meier, D. Hilvert. An engineered closed-shell, two-component, 480-subunit nucleocapsid. bioRxiv (2025) https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.10.22.683813v1

  4. Feb 1

    Ep 22: [Interview] Takashi Kanamori (GeneFrontier. Corp.) “The Making of PURE”

    ゲスト：金森崇さん ジーンフロンティア株式会社基盤技術開発部 部長ジーンフロンティア https://www.genefrontier.com/ PURE frex https://www.genefrontier.com/solutions/purefrex/ PURE system の論文 Cell-free translation reconstituted with purified components.  Y. Shimizu et al., Nat. Biotechnol. 19, 751-755. https://www.nature.com/articles/nbt0801_751 Protein synthesis by pure translation systems. Methods 36, 299-304. Y Shimizu, et al., Takashi Kanamori, and Takuya Ueda https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1046202305000897総説　生化学, 2017 ​​無細胞タンパク質合成系の高度化と合成生物学への展開金森 崇，杉本（永池） 崇，車 兪澈，網藏 和晃，上田 卓也doi:10.14952/SEIKAGAKU.2017.890211https://seikagaku.jbsoc.or.jp/10.14952/SEIKAGAKU.2017.890211/data/index.html 上田卓也先生 https://researchmap.jp/takuyaueda 清水義宏さん https://www.bdr.riken.jp/ja/research/labs/shimizu-y/index.html PURExpress https://www.neb.com/ja-jp/products/e6800-purexpress-invitro-protein-synthesis-kit Christophe Danelonさんの PURE frex, PURExpressを解析した論文 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1478-3975/aaf33d Adaptyv Bio https://www.adaptyvbio.com/ N末が翻訳効率に与える影響の論文 N-Terminal Amino Acid Affects the Translation Efficiency at Lower Temperatures in a Reconstituted Protein Synthesis System Fuse-Murakami et al., Int. J. Mol. Sci. 2024https://www.mdpi.com/1422-0067/25/10/5264 ジーンフロンティアのコドン最適化サービス https://www.genefrontier.com/solutions/purefrex/technology/template-dna/ PURE frex での糖タンパク質の合成 https://www.genefrontier.com/cases/purefrex/applications-19/ 丹羽達也さんの PURE system で大腸菌の全タンパク質を発現した際の可溶性を解析した論文Niwa et al., (2009) PNAS.https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0811922106不溶性だったタンパク質についてシャペロンの影響を解析した論文Niwa et al., (2012) PNAS. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1201380109 eSOL (Solubility Database of all E. coli proteins) http://www.tanpaku.org/tp-esol/ 大腸菌の全てのタンパク質を PURE system で発現させた際の可溶化率についてのデータベース 大腸菌株について バイオよもやま話「大腸菌の菌株の特徴を知ろう」 https://www.sbj.or.jp/wp-content/uploads/file/sbj/9401/9401_yomoyama.pdf バイオよもやま話「大腸菌研究の歴史」 https://www.sbj.or.jp/wp-content/uploads/file/sbj/9010/9010_yomoyama-1.pdf Addgene Plasmids 101: Common Lab E. coli Strains https://blog.addgene.org/plasmids-101-common-lab-e-coli-strains 津本研究室 https://webpark1550.sakura.ne.jp/ 日本農芸化学会 https://www.jsbba.or.jp/ 生物工学会 https://www.sbj.or.jp/ 日本蛋白質科学会 https://www.pssj.jp/ 日本生物物理学会 https://www.biophys.jp/ 「細胞を創る」研究会 https://jscsr.org/ja/

  5. 12/31/2025

    Ep 21: Building momentum

    生体分子設計研究会 2025/12/10 BindCraft 論文GitHubGoogle ColabBoltzGen プレプリントGitHub 南慎太郎さん https://x.com/shintaro_minami森脇さん https://x.com/Ag_smith GeneScript人工遺伝子合成 IDT eBlock, gBlock Foldseek (構造ベースのクラスタリングに便利): Mmseq2 (配列ベースのクラスタリングに便利): 松林研 研究員募集 https://x.com/Matsubayashi_J/status/1997833831987204327https://www.fris.tohoku.ac.jp/recruit/invitation/detail---id-1651.html松林の研究内容や論文について https://researchmap.jp/hmatsubayashihttps://x.com/Matsubayashi_Jhttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.14.617543v1https://www.jstage.jst.go.jp/article/vivaorigino/49/4/49_49_13/_article/-char/ja/

  6. 12/23/2025

    Ep 20-1: [Journal] BoltzGen, ProteinHunter, CATNIP, De novo metathase, RF2-PPI

    岡本紹介論文一本目 Connecting chemical and protein sequence space to predict biocatalytic reactions https://doi.org/10.1038/s41586-025-09519-5 岡本紹介論文二本目 De novo design and evolution of an artificial metathase for cytoplasmic olefin metathesis https://doi.org/10.1038/s41929-025-01436-0 類似のscaffoldを使ってヘムタンパク質を作った論文 Design of Heme Enzymes with a Tunable Substrate Binding Pocket Adjacent to an Open Metal Coordination Site https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02742 本田紹介論文一本目 Protein Hunter: exploiting structure hallucination within diffusion for protein design https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.10.10.681530v2 GitHubリポジトリ: https://github.com/yehlincho/Protein-Hunter 1st authorのYehlinさんによる解説: https://www.youtube.com/watch?v=GC5ouLbJ93E 本田紹介論文二本目 BoltzGen: Toward Universal Binder Design https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.11.20.689494v1 GitHubリポジトリ: https://github.com/HannesStark/boltzgen 松林紹介論文一本目 Predicting protein-protein interactions in the human proteome https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt1630 RF2-PPI guithub https://github.com/CongLabCode/RoseTTAFold2-PPI RF2-PPIソースコードの取得は git clone、実行環境の構築は singularity または conda/pip PPI prediction papers bacteria 版 I. R. Humphreys et al., Protein interactions in human pathogens revealed through deep learning. Nat. Microbiol. 9, 2642–2652 (2024). doi.10.1038/s41564-024-01791-x; pmid: 39294458 Yeast版 I. R. Humphreys et al., Computed structures of core eukaryotic protein complexes. Science 374, eabm4805 (2021). doi.10.1126/science.abm4805; pmid: 34762488

  7. 12/23/2025

    Ep 20-2: [Journal] BoltzGen, ProteinHunter, CATNIP, De novo metathase, RF2-PPI

    岡本紹介論文一本目 Connecting chemical and protein sequence space to predict biocatalytic reactions https://doi.org/10.1038/s41586-025-09519-5 岡本紹介論文二本目 De novo design and evolution of an artificial metathase for cytoplasmic olefin metathesis https://doi.org/10.1038/s41929-025-01436-0 類似のscaffoldを使ってヘムタンパク質を作った論文 Design of Heme Enzymes with a Tunable Substrate Binding Pocket Adjacent to an Open Metal Coordination Site https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02742 本田紹介論文一本目 Protein Hunter: exploiting structure hallucination within diffusion for protein design https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.10.10.681530v2 GitHubリポジトリ: https://github.com/yehlincho/Protein-Hunter 1st authorのYehlinさんによる解説: https://www.youtube.com/watch?v=GC5ouLbJ93E 本田紹介論文二本目 BoltzGen: Toward Universal Binder Design https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.11.20.689494v1 GitHubリポジトリ: https://github.com/HannesStark/boltzgen 松林紹介論文一本目 Predicting protein-protein interactions in the human proteome https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt1630 RF2-PPI guithub https://github.com/CongLabCode/RoseTTAFold2-PPI RF2-PPIソースコードの取得は git clone、実行環境の構築は singularity または conda/pip PPI prediction papers bacteria 版 I. R. Humphreys et al., Protein interactions in human pathogens revealed through deep learning. Nat. Microbiol. 9, 2642–2652 (2024). doi.10.1038/s41564-024-01791-x; pmid: 39294458 Yeast版 I. R. Humphreys et al., Computed structures of core eukaryotic protein complexes. Science 374, eabm4805 (2021). doi.10.1126/science.abm4805; pmid: 34762488

  8. 11/15/2025

    Ep 19: [Interview] Shunsuke Tagami (RIKEN) “Connecting the dots”

    理化学研究所 生命医科学研究センター 高機能生体分子開発チーム Design of facilitated dissociation enables timing of cytokine signalling Dr. Adam Broerman Dr. Florian Praetorius エフェクター結合でターゲットを解離させる (koffを上げる)メカニズムはkick outで正しい。エフェクターがinduced-fitすることでパワーストロークを起こし、ターゲットをkick outする Computational design of pH-sensitive binders  De novo design of tunable, pH-driven conformational changes (低pHでのコンフォメーション変化の論文): https://www.science.org/doi/10.1126/science.aav7897 De-novo design of a random protein walker Dr. Ajasja Ljubetič De novo design of RNA and nucleoprotein complexes 横山茂之先生 関根俊一先生 タンパク3000 LUCA: Last universal common ancestor DPBB  domain, RRM domain, and Polβ Human Frontier Science Program (HFSP) Dr. Konstantin V. Severinov Dr. Philipp Holliger Dr. Greg Winter Diabody 田上さん論文 Crystal structure of bacterial RNA polymerase bound with a transcription inhibitor protein. Tagami et al., (2010) Nature Simple peptides derived from the ribosomal core potentiate RNA polymerase ribozyme function Tagami et al., (2017) Nat. Chem. Seven Amino Acid Types Suffice to Create the Core Fold of RNA Polymerase Yagi et al., (2021) JACS An ancestral fold reveals the evolutionary link between RNA polymerase and ribosomal proteins. Yagi and Tagami, (2024) Nat. Commun. Hydrophobic-cationic peptides modulate RNA polymerase ribozyme activity by accretion. Li et al., (2022) Nat. Commun. Tail-tape-fused virion and non-virion RNA polymerases of a thermophilic virus with an extremely long tail. Chanban et al., (2024) Nat. Commun. カムチャッカ半島のThermus bacteriophagesについて Isolation and characterization of Thermus bacteriophagesYu et al., (2006) Archives of Virology https://link.springer.com/article/10.1007/s00705-005-0667-x Genome Comparison and Proteomic Characterization of Thermus thermophilus Bacteriophages P23-45 and P74-26: Siphoviruses with Triplex-forming Sequences and the Longest Known Tails. Minakhin et al., (2008) JMB https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283608001885 プロタミン https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AD%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3 https://www.uniprot.org/uniprotkb/P04553/entry#sequences MRC Laboratory of Molecular Biology 理研ECL MassiveFold CASP 理研大学院生リサーチ・アソシエイト (JRA)

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