AI支援による酵素マイニングおよび機能アノテーション

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Creative Enzymesは、機械学習パイプラインを適用し、大規模なゲノム／メタゲノムデータセットから酵素配列を抽出・分類・アノテーションします。本サービスでは、機能予測に基づく候補のランキングリストを提供し、未処理の配列データから検証済みターゲットに至るまでの期間を短縮します。自動化された配列解析と、専門家による生化学的キュレーションを組み合わせることで、未同定データを、実験検証またはタンパク質工学に直ちに移行可能な実用的酵素候補へと転換します。

提供内容

メタゲノム・マイニング

環境由来および宿主関連メタゲノムからの酵素コード配列の体系的抽出。

ホモログ検索

公開および独自の配列リポジトリを横断し、遠縁ホモログおよびオルソログを同定。

モチーフ同定

保存された触媒シグネチャー、結合部位残基、ドメイン構造を検出。

酵素ファミリー分類

配列および構造特徴に基づき、既知のECファミリー／スーパーファミリーへアサイン。

機能アノテーション

触媒活性、基質選択性、補因子要件、細胞内局在を予測。

使用するAI技術

配列埋め込み（Sequence Embedding）

タンパク質配列を高密度ベクトル表現に変換し、高速な類似検索およびクラスタリングを実現。

進化解析

系統プロファイリングおよび保存性スコアリングにより、機能制約を推定。

構造推定

ホモロジーモデリングおよびフォールド認識により、活性部位の幾何学的形状とアクセス性を評価。

ML支援アノテーション

キュレーション済みデータセットで学習した教師あり分類器により、信頼度スコア付きで酵素機能を付与。

成果物

各プロジェクトでは、下流の意思決定に資する包括的なデータパッケージを提供します：

酵素候補リスト：アクセッションID、由来生物、ノベルティスコアを付したランキング配列
アノテーション報告書：予測EC番号、基質範囲、補因子要件を含む詳細な機能予測
機能予測：活性確率スコア、信頼区間、既知近縁酵素との比較解析
配列ランキング：予測機能、構造信頼性、発現可能性、特許ランドスケープ上のクリアランスを統合した多因子スコアリングマトリクス

ワークフロー

AI-Assisted Enzyme Mining & Functional Annotation Workflow

1. データベース照会： UniProt、GenBank、JGI IMG/M、およびクライアント提供の配列コレクションを対象に、目的指向の検索を実施。

2. 配列取得： 自動品質フィルタリングおよび冗長性低減を行い、全長コード配列を抽出。

3. AI解析： 埋め込みに基づくクラスタリング、モチーフスキャン、進化プロファイリング、機能分類を実施。

4. 専門家キュレーション： 境界的な予測の手動レビュー、およびアルゴリズム出力間の不整合の整合化。

5. 報告・ランキング： 信頼度階層および推奨検証優先度を付したアノテーション済み候補リストを取りまとめ。

用途

新規バイオ触媒の探索

未開拓の分類群および環境から、新規活性を有する酵素を探索。

配列ギャップの補完

代謝経路または酵素カスケードにおける欠落メンバーを同定。

特許ランドスケープ解析

配列の新規性評価により、FTO（実施自由度）および知財戦略の策定を支援。

標的ファミリー拡張

産業的に重要な酵素ファミリーの追加メンバーを体系的に探索。

ダークゲノム探索

解読済みゲノム内の未同定配列に対する機能付与。

主な特長

エンドツーエンド統合：計算機ベースのマイニングから実験検証パートナーまでをシームレスに接続し、引き継ぎに伴う摩擦を排除して、プロジェクト期間を数週間単位で短縮します。
カスタマイズ可能なワークフロー：狭いターゲット探索からファミリー全体の広範探索まで、クライアント目的に合わせて設計。ストリンジェンシー基準および報告様式も調整可能です。
独自データベース：公開リポジトリでは入手できない、社内でキュレーションした配列コレクションおよびアノテーションDBにアクセス可能。真に新規な候補同定において競争優位性を提供します。
専門家サポート：専任のプロジェクトサイエンティストが、スコープ定義から結果解釈まで継続的にコンサルテーションを提供し、成果物が下流用途要件に整合することを担保します。

ウェットラボ検証支援

予測された酵素候補は、当社の酵素発現、精製、生化学的特性解析、機能スクリーニングサービスにより追加検証が可能です。また、新規同定された酵素ファミリーに対して、メタゲノムライブラリー構築および実験的酵素探索ワークフローも支援します。

よくあるご質問（FAQ）

Q: どのような入力情報を提供すればよいですか？

A: 標的酵素ファミリー、EC番号、機能記述、または参照配列のいずれかをご提示いただければ十分です。希望基質、動作pH、耐熱性目標などの追加制約により検索を精緻化できます。シード配列や構造テンプレートがあると探索は加速しますが、必須ではありません。
Q: どのデータベースを検索しますか？

A: UniProt、NCBI GenBank、JGI IMG/M、MGnify等の公開リポジトリを対象とします。カスタムDB、独自配列コレクション、クライアント社内データセットも、厳格な機密保持契約の下で統合可能です。
Q: 通常、何件程度の候補が返却されますか？

A: フォーカス型プロジェクトではランキング済み候補20～50件が一般的です。ハイスループットスクリーニングプログラムやファミリー全体のサーベイでは、200件以上の配列までスケール可能です。
Q: 標準的な納期はどのくらいですか？

A: 標準プロジェクトは3～5週間です。優先ターゲットについては2週間の短納期にも対応可能です。大規模なファミリー全体のマイニングでは6～8週間となる場合があります。
Q: 機能予測の信頼性はどの程度ですか？

A: 予測結果は、校正済みの信頼度スコアとともに報告します。高信頼度のアサイン（確率>85%）は、直接的な実験優先付けに適しています。中～低信頼度の予測はフラグ付けし、実験による判別のための代替仮説を併記します。
Q: 結果をそのままタンパク質工学に投入できますか？

A: はい。成果物は、Creative Enzymesの統合ワークフロー内で、指向性進化、合理的設計、発現最適化サービスへ円滑に引き渡せる形式で提供します。
Q: メタゲノムアセンブリも扱えますか？それとも単離ゲノムのみですか？

A: いずれも対応可能です。アセンブル済みメタゲノムコンティグ、単一細胞増幅ゲノム（SAG）、メタゲノムアセンブルゲノム（MAG）、完全な単離株ゲノムを同等の精度で処理します。
Q: どのような成果物フォーマットに対応していますか？

A: 標準出力は、Excelスプレッドシート、PDFレポート、完全なアノテーションヘッダー付きFASTA配列ファイルです。ご要望に応じて、JSON、XML等のカスタム形式、またはクライアントのLIMSプラットフォームへのAPI直接連携にも対応します。
Q: プロジェクト完了後のフォローアップはありますか？

A: はい。納品後にコンサルテーションセッションを実施し、結果の説明およびご質問への対応を行います。更新パラメータによる再解析や、実験検証設計の支援を含む拡張サポートパッケージも、追加サービスとして手配可能です。

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