分子デザインはじめました

Youtube

https://www.youtube.com/watch?v=b9cXLQNn-To

ゲスト: 南慎太朗さん

X @shintaro_minami

Proteina Complexa についての南さんの Colab Notebook

https://colab.research.google.com/github/ShintaroMinami/notebook_proteina_complexa/blob/main/proteina_complexa.ipynb

• [8:50] 南さんGithub repository
• [14:18] CIFファイル
• [30:38] ipSAE
• [37:18] OpenDDE
• [39:07] Dr. Sergey Ovchinnikov
• [43:18] “Unfolded” binder (TNFR1_mb2)
• [48:11] 構造予測 > 配列リデザインの繰り返しによるデザイン最適化

ゲスト: 南慎太朗さん

⁠X @shintaro_minami

(00:00) AIエージェント

(05:30) プロジェクト管理とスキル

(18:53) Obsidianでのナレッジマネジメント

(24:45) オラクル（構造予測モデル）とタンパク質の配列・構造・機能

(40:05) 蛋白質科学会

• [01:28] MCP (Model Context Protocol)
• [18:53] Obsidian
• [26:39] SolubleMPNN
• [40:05] 蛋白質科学会
• [40:50] 千見寺浄慈先生
• [43:10] InterPLM
• [48:27] ジーンフロンティア
• [48:27] 金森さんゲスト回

ゲスト: 南慎太朗さん

X @shintaro_minami

Chapter

(00:00) 駒場でのセミナー

(04:21) OpenDDE, WRAPS, Protenix

(19:26) Cloud computing, RunPod

(31:02) Start-up でのデザイン

(35:10) BoltzGen, Codex

(42:02) Design Start-up 働き方

(54:12) EOR, Remote work

• [0:01] Accipiter Biosciences
• [0:11] Monod Bio
• [0:11] 分子研(分子科学研究所)
• [1:51] 坪山さん
• [2:28] 新井宗仁 先生
• [2:35] 寺坂さん
• [2:35] 寺坂さんインタビュー回
• [4:42] OpenDDE
• [4:57] 澪乃ゆいさん
• [5:33] IsoDDE
• [5:55] Isomorphic Labs
• [9:10] Codex
• [10:17] Adaptyv Bio
• [11:32] WRAPS (Science, 2026)
• [12:25] WRAPS紹介回
• [13:08] Protenix
• [13:39] ByteDance (TikTok)
• [14:59] boltz-2
• [17:10] Max D. Overathさんのベンチマーク (BioRxiv, 2025)
• [25:00] RunPod
• [26:27] Docker
• [29:44] 分子デザインはじめました Apple Podcastリンク
• [29:44] Overcast
• [29:44] Pocket Casts
• [35:06] Boltzgen Adherence, Divergence
• 二つのモデル (checkpoints)['huggingface:boltzgen/boltzgen1_diverse:boltzgen1_diverse.ckpt', 'huggingface:boltzgen/boltzgen1_adherence:boltzgen1_adherence.ckpt']
• [38:29] Template固定について(Nate Bennett et al. Nat. Commun. 2023)
• [54:15] 澪乃ゆいさん YouTubeチャンネル
• [55:24] EOR (Employer of Record)
  

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 0
• Ep 1
• Ep 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 Tubes
• Reinin multichannel pipette（幅変えられるマルチチャネル）
• 24 Well ExDeep Well Plate
• 24 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 gel
• Nacalai, WIDE RANGE Gel Preparation Buffer(4x) for PAGE (Gradient っぽくなる)
• ElabFTW
• Digital ocean
• Benchiling
• findings
• Papers
• Kaleida Graph
• 澪乃ゆい@バイオインフォVTuber
• Competent cell: Intact GenomicsのBL21 (DE3)
• Zymo, Mix & Go! E.coli Transformation Kit and Buffer Set
• NEB® 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）
  

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

・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

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/

生体分子設計研究会 2025/12/10

BindCraft

• 論文
• GitHub
• Google Colab

BoltzGen

• 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/1997833831987204327
• https://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/hmatsubayashi
• https://x.com/Matsubayashi_J
• https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.14.617543v1
• https://www.jstage.jst.go.jp/article/vivaorigino/49/4/49_49_13/_article/-char/ja/
  

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

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