Anthropic s’appuie sur Claude pour montrer que des protéines bactériennes et phagiques forment des vaults

Anthropic a publié les résultats le 4 novembre 2026, montrant que des protéines apparentées à la protéine majeure des vaults chez les procaryotes et les bactériophages peuvent s’assembler en particules vault lorsqu’elles sont produites dans E. coli. Claude a aidé l’équipe à déterminer la structure d’une coque issue d’un bactériophage, à une résolution nominale de 3,2 ångströms.

Les vaults sont de grandes coques protéiques creuses dont la fonction biologique reste inconnue. Produire des particules apparentées dans des bactéries offre aux chercheurs un système à croissance plus rapide pour étudier leur assemblage, leur contenu et leurs origines. Anthropic décrit le résultat obtenu avec L05 comme la première structure 3D d’une particule vault découverte dans des cellules procaryotes. Ces travaux établissent les modalités d’assemblage et l’architecture de la particule, mais ne permettent toujours pas d’en déterminer la fonction biologique.

De la recherche de protéines à la confirmation des vaults

À l’aide de Claude Science, les chercheurs ont effectué une recherche dans une base de données contenant environ 15 milliards de protéines prédites. Ils ont trouvé des homologues de la protéine majeure des vaults dans 29 phylums bactériens et quatre phylums archéens, même si ces protéines étaient présentes dans moins de 1 % des espèces dont le génome a été séquencé. La recherche a donc montré que ces protéines sont rares, mais largement réparties.

Les chercheurs ont sélectionné 44 protéines pour tester leur expression acellulaire avant de transférer les meilleurs candidats dans E. coli. Quinze des 24 candidats ont produit des protéines solubles, et sept de ces 15 protéines ont formé des particules ressemblant à des vaults en microscopie électronique. La cryomicroscopie électronique a confirmé la forme caractéristique des vaults chez quatre d’entre elles : deux provenaient de phages et deux de bactéries.

La particule L05 issue d’un phage a été retenue pour une analyse structurale détaillée, car elle comptait parmi celles qui formaient le mieux des particules complètes et fermées. Ce choix a permis au projet d’aller au-delà de la détection d’objets en forme de tonneau dans des images au microscope et d’étudier comment les chaînes protéiques individuelles s’assemblent et quelles parties de la coque pouvaient être modifiées.

Conception de la coque L05

L05 contient 96 copies d’une même protéine, réparties à raison de 48 copies dans chaque moitié. Les vaults des mammifères en contiennent 78, soit 39 dans chaque moitié. Chaque protéine L05 comporte sept segments répétitifs formant la paroi, contre neuf pour la protéine majeure humaine des vaults. La coque ainsi formée est plus courte et plus large que le vault humain, mais renferme un volume supérieur d’environ 25 %.

Son capuchon se ferme en trois étapes. Dans chaque groupe de trois copies protéiques voisines, l’une s’arrête au premier niveau, une autre au deuxième, tandis que la troisième se prolonge jusqu’à la pointe. Les copies sont identiques le long de la paroi, mais adoptent des conformations différentes à mesure que le capuchon se rétrécit.

Pour déterminer quels contacts sont nécessaires à l’assemblage, l’équipe a créé 15 versions modifiées de L05, en changeant principalement les points de contact entre les copies voisines. Certaines substitutions uniques près de la jonction de la paroi ou du capuchon ont produit des particules ouvertes en forme de rosette ou des agrégats plutôt que des vaults fermés, ce qui a permis d’identifier les régions nécessaires à la fermeture de la coque.

La duplication de deux segments de la paroi a doté L05 de neuf répétitions et produit des particules fermées dont le volume intérieur était supérieur d’environ 20 %. Les auteurs y voient un indice que la duplication de répétitions peut modifier la taille des vaults sans empêcher leur assemblage, ce qui pourrait permettre de créer des nanocapsules de taille ajustable. L’encapsulation et l’acheminement de charges sont proposés comme pistes de conception ; le résultat démontré porte sur le contrôle de la géométrie de la coque.

Le rôle de Claude et les limites expérimentales

Les chercheurs ont eux-mêmes sélectionné les protéines candidates. Claude a converti les séquences protéiques retenues en séquences d’ADN adaptées à leurs hôtes d’expression, ajouté des séquences de régulation des gènes et préparé les séquences pour leur commande.

La purification a permis l’une des comparaisons de durée les plus nettes. Selon Anthropic, sa méthode optimisée de chromatographie d’exclusion stérique a ramené à environ 90 minutes le délai entre les cellules et une grille de microscopie, contre environ trois jours avec la méthode conventionnelle par gradient de saccharose mise au point pour les vaults eucaryotes. Dans les colonnes de séparation selon la taille, les particules trop volumineuses pour pénétrer dans les billes poreuses sortent les premières, tandis que les molécules plus petites sont retardées.

Claude s’est d’abord opposé à cette méthode, car les agrégats protéiques pouvaient sortir dans le même volume d’exclusion. Il a ensuite aidé à recommander une colonne, des méthodes pour suivre la protéine et vérifier la formation des particules, ainsi que le chargement direct du contenu des cellules rompues sans purification préalable.

Pour le traitement des données structurales, Claude a fonctionné au sein d’un environnement interne à agents multiples, doté de ressources informatiques internes. Il a configuré et exécuté le flux de travail RELION à code source ouvert, tandis que les chercheurs guidaient les décisions analytiques. Anthropic indique qu’un premier modèle complet était prêt après 34 heures et que les cartes finales ont été obtenues environ une semaine après le début du traitement, tout en estimant que la production d’un modèle initial aurait autrement pris plusieurs semaines. Le projet a duré moins de quatre mois.

Différents modèles et interfaces Claude, dont Claude Science et Claude Code, ont servi à écrire le code de l’étude et à réaliser ses analyses informatiques ; les auteurs ont dirigé les travaux et assumé la responsabilité de leur contenu. Anthropic indique que la plupart des étapes pouvaient être réalisées par un laboratoire classique à l’aide des produits Claude existants, même si l’analyse parallèle par cryomicroscopie électronique a mobilisé des centaines de GPU, soit davantage que ce dont disposent peut-être de nombreux établissements universitaires.

Le processus a également donné lieu à des erreurs aux conséquences importantes. Un protocole rédigé par Claude préconisait un additif au milieu de culture qui empêchait l’introduction de l’ADN dans les cellules, retardant le projet de deux semaines. Lors d’une première analyse par cryo-EM, une étape standard a été omise, ce qui a produit une carte erronée, mêlée à son image miroir. Anthropic a transmis les notes de laboratoire aux chercheurs chargés de l’entraînement de ses modèles et affirme que les modèles Claude ultérieurs semblaient commettre moins d’erreurs dans la conception de l’ADN et repérer plus efficacement les écueils expérimentaux.

Chaque copie de la protéine L05 comporte également une poche présentant une densité non attribuée, provenant d’une petite molécule non identifiée. Le rapport technique décrit une recherche informatique portant sur 25 000 molécules, qui a désigné la coenzyme A ou un dérivé comme ligand candidat. Ni l’identité de la molécule ni une éventuelle fonction n’ont été confirmées.

Jusqu’à présent, les particules n’ont été produites que dans E. coli, et les chercheurs n’ont pas vérifié si elles se forment dans les bactéries et les phages où les protéines sont naturellement présentes. Anthropic a soumis le rapport technique à bioRxiv et prévoit de publier ultérieurement les structures et des données supplémentaires.

L’avancée immédiate réside dans la maîtrise expérimentale d’une famille de coques protéiques, désormais productibles dans des bactéries, cartographiables en détail et redimensionnables par duplication de répétitions. La question plus vaste reste d’ordre biologique : ce système plus simple et le ligand non identifié peuvent-ils aider à comprendre le rôle des voûtes, et les particules s’assemblent-elles dans les organismes où leurs gènes sont naturellement présents ?