De novo-eiwitontwerp

"De novo" is Latijn voor "opnieuw" of "van voor af aan". Bij de novo-eiwitontwerp maken onderzoekers dus geen kopie of variant van een eiwit uit de natuur, maar bedenken ze een volledig nieuw eiwit voor een taak die zij kiezen.

Hoe werkt het?

Een eiwit is een keten van bouwstenen, aminozuren genoemd, die zich tot een vaste vorm vouwt. Die vorm bepaalt wat het eiwit kan, bijvoorbeeld zich vastzetten op een bepaald doelwit of een stof omzetten in een andere. Bij de novo-ontwerp gaat de redenering omgekeerd: eerst wordt bedacht welke vorm en welke eigenschappen het eiwit moet hebben, en daarna wordt gezocht naar een volgorde van bouwstenen die zich in die vorm vouwt.

Dat is moeilijk, omdat er onvoorstelbaar veel mogelijke volgordes zijn en maar een klein deel daarvan tot een bruikbare vorm leidt. Computermodellen helpen om voor een gewenste vorm goede kandidaten te vinden. Tegenwoordig zijn dat vooral AI-modellen die hebben geleerd van de eiwitten die al bekend zijn. De kandidaten worden daarna in een lab op hun werking getoetst, want een ontwerp op de computer is nog geen werkend eiwit.

Waarom het ertoe doet

De natuur heeft een enorme verzameling eiwitten, maar niet voor elk probleem is er een eiwit. Met de novo-ontwerp kunnen onderzoekers eiwitten maken die de natuur niet heeft bedacht, bijvoorbeeld voor medicijnen of voor het onschadelijk maken van stoffen.

Dat de AI hierin sterk vooruitgaat, was te zien in het nieuws van WATTBA. Chinese onderzoekers maakten een AI-model dat eiwitten ontwerpt vanuit een beschrijving in gewone taal, en in vier proeven deed het resultaat echt wat was gevraagd: licht geven, plastic afbreken, alcohol omzetten en CO2 helpen vastleggen (link). Het lab van Nobelprijswinnaar David Baker ging met AI een andere kant op en ontwierp enzymen die andere eiwitten op een vooraf gekozen plek doorknippen, waaronder het eiwit dat klontert bij alzheimer (link).

Dit zijn onderzoeksresultaten. Tot een nieuw medicijn of toepassing is het nog een lange weg van testen en toetsing.