Anthropic Menggunakan Claude untuk Menunjukkan bahwa Protein Bakteri dan Fag Membentuk Struktur Vault

Anthropic melaporkan hasilnya pada 4 November 2026, yang menunjukkan bahwa kerabat protein vault utama dari prokariota dan bakteriofag dapat berkumpul membentuk partikel vault ketika diproduksi di E. coli. Claude membantu tim memetakan salah satu selubung yang berasal dari bakteriofag dengan resolusi nominal 3,2 angstrom.

Vault adalah selubung protein besar berongga yang fungsi biologisnya masih belum diketahui. Memproduksi partikel terkait di dalam bakteri memberi peneliti sistem yang tumbuh lebih cepat untuk menyelidiki perakitan, kandungan, dan asal-usulnya. Anthropic menyebut hasil L05 sebagai struktur 3D pertama partikel vault yang ditemukan dalam sel prokariotik. Penelitian ini mengungkap proses perakitan dan arsitekturnya, tetapi fungsi biologisnya masih belum diketahui.

Dari Penelusuran Protein hingga Konfirmasi Struktur Vault

Dengan menggunakan Claude Science, para peneliti menelusuri basis data yang berisi sekitar 15 miliar protein hasil prediksi. Mereka menemukan homolog protein vault utama pada 29 filum bakteri dan empat filum arkea, meskipun protein ini ditemukan pada kurang dari 1% spesies yang genomnya telah diurutkan. Dengan demikian, penelusuran tersebut menunjukkan bahwa protein ini langka, tetapi tersebar luas.

Para peneliti memilih 44 protein untuk diuji ekspresinya dalam sistem bebas sel sebelum membawa kandidat teratas ke E. coli. Sebanyak 15 dari 24 kandidat menghasilkan protein terlarut, dan tujuh dari 15 protein tersebut membentuk partikel mirip vault saat diamati dengan mikroskop elektron. Mikroskopi elektron kriogenik mengonfirmasi bentuk vault pada empat di antaranya: dua berasal dari fag dan dua dari bakteri.

Partikel L05 yang berasal dari fag dipilih untuk analisis struktur terperinci karena termasuk yang paling baik dalam membentuk partikel utuh dan tertutup. Pemilihan ini membawa proyek melampaui sekadar mendeteksi objek berbentuk tong pada citra mikroskop, hingga menelaah bagaimana rantai protein individual tersusun dan bagian mana dari selubung yang dapat dimodifikasi.

Rekayasa Selubung L05

L05 terdiri atas 96 salinan satu protein, yang tersusun dalam dua bagian dengan masing-masing 48 salinan. Vault mamalia terdiri atas 78 salinan, dengan 39 salinan di setiap bagian. Setiap protein L05 memiliki tujuh segmen dinding berulang, dibandingkan dengan sembilan segmen pada protein vault utama manusia. Selubung yang terbentuk lebih pendek dan lebih lebar daripada vault manusia, tetapi memiliki volume tertutup sekitar 25% lebih besar.

Bagian penutupnya menutup dalam tiga tahap. Dalam setiap kelompok yang terdiri atas tiga salinan protein yang berdekatan, satu salinan berakhir pada tingkat pertama, salinan lainnya pada tingkat kedua, dan salinan ketiga berlanjut hingga ujung. Salinan-salinan tersebut identik di sepanjang dinding, tetapi memiliki konformasi berbeda saat bagian penutup menyempit.

Untuk mengetahui interaksi mana yang diperlukan bagi proses perakitan, tim membuat 15 versi L05 yang dimodifikasi, terutama dengan mengubah titik-titik pertemuan salinan yang berdekatan. Beberapa substitusi tunggal di dekat sambungan dinding atau bagian penutup menghasilkan partikel terbuka mirip roset atau agregat, bukan vault tertutup. Hal ini mengidentifikasi bagian-bagian yang diperlukan untuk menutup selubung.

Penggandaan dua segmen dinding membuat L05 memiliki sembilan pengulangan dan menghasilkan partikel tertutup dengan volume tertutup sekitar 20% lebih besar. Para penulis menafsirkan hal ini sebagai bukti bahwa penggandaan segmen berulang dapat mengubah ukuran vault tanpa menghambat perakitannya, sehingga membuka kemungkinan untuk membuat nanokapsul yang ukurannya dapat disesuaikan. Enkapsulasi dan pengantaran muatan diajukan sebagai arah rekayasa yang mungkin; hasil yang telah dibuktikan adalah kendali atas geometri selubung.

Peran Claude dan Batasan Eksperimen

Para peneliti sendiri yang memilih protein kandidat. Claude mengubah sekuens protein terpilih menjadi rancangan DNA yang disesuaikan dengan inang ekspresinya, menambahkan sekuens pengendali gen, dan menyiapkan rancangan tersebut untuk dipesan.

Pemurnian menunjukkan salah satu perbandingan waktu yang paling jelas. Anthropic menyatakan bahwa metode kromatografi eksklusi ukuran yang dioptimalkan memangkas waktu dari sel hingga kisi mikroskopi menjadi sekitar 90 menit, dibandingkan dengan sekitar tiga hari menggunakan metode gradien gula konvensional yang dikembangkan untuk vault eukariotik. Pada kolom pemisahan berdasarkan ukuran, partikel yang terlalu besar untuk memasuki butiran berpori akan keluar lebih dahulu, sedangkan molekul yang lebih kecil tertahan lebih lama.

Awalnya, Claude menentang pendekatan tersebut karena agregat protein dapat keluar dalam volume eksklusi yang sama. Namun, Claude kemudian membantu merekomendasikan kolom, metode untuk melacak protein dan memeriksa pembentukan partikel, serta pemuatan langsung isi sel yang telah dipecahkan tanpa pemurnian sebelumnya.

Untuk pemrosesan struktur, Claude bekerja dalam lingkungan kerja multiagen internal dengan sumber daya komputasi internal. Claude menyiapkan dan menjalankan alur kerja sumber terbuka RELION, sementara para peneliti mengarahkan keputusan analitis. Anthropic melaporkan bahwa model lengkap pertama siap setelah 34 jam dan peta final tersedia sekitar satu minggu setelah pemrosesan dimulai, sementara memperkirakan bahwa pembuatan model awal tanpa bantuan tersebut akan memakan waktu berminggu-minggu. Proyek ini berlangsung kurang dari empat bulan.

Berbagai model dan antarmuka Claude, termasuk Claude Science dan Claude Code, digunakan untuk menulis kode penelitian dan melakukan analisis komputasinya, dengan para penulis mengarahkan pekerjaan dan bertanggung jawab atas isinya. Anthropic menyatakan bahwa sebagian besar langkah dapat dilakukan oleh laboratorium pada umumnya dengan menggunakan produk Claude yang sudah tersedia, meskipun analisis kriomikroskopi elektron secara paralel menggunakan ratusan GPU, lebih banyak daripada yang mungkin tersedia di banyak institusi akademis.

Alur kerja tersebut juga menghasilkan kesalahan yang berdampak serius. Salah satu protokol yang ditulis Claude mencantumkan bahan tambahan untuk medium pertumbuhan yang mengganggu proses memasukkan DNA ke dalam sel, sehingga proyek tertunda selama dua minggu. Dalam salah satu proses cryo-EM awal, langkah standar dilewati dan menghasilkan peta cacat yang bercampur dengan bayangan cerminnya. Anthropic membagikan catatan laboratorium kepada para peneliti pelatihan modelnya dan menyatakan bahwa model Claude berikutnya tampaknya lebih jarang membuat kesalahan dalam desain DNA dan lebih efektif mengidentifikasi kendala dalam eksperimen.

Setiap salinan protein L05 juga memiliki kantong dengan densitas yang belum terpecahkan, yang berasal dari molekul kecil yang belum teridentifikasi. Laporan teknis tersebut menjelaskan pencarian komputasional terhadap 25.000 molekul, yang mengidentifikasi koenzim A atau turunannya sebagai kandidat ligan. Identitas molekul tersebut maupun implikasi fungsional apa pun belum dikonfirmasi.

Sejauh ini, partikel tersebut hanya diproduksi dalam E. coli, dan para peneliti belum menguji apakah partikel itu terbentuk di dalam bakteri dan fag tempat protein tersebut secara alami berada. Anthropic telah mengirimkan laporan teknis tersebut ke bioRxiv dan berencana merilis struktur serta data tambahan di kemudian hari.

Kemajuan langsung yang dicapai adalah kendali eksperimental atas suatu kelompok cangkang protein yang kini dapat diproduksi di dalam bakteri, dipetakan secara terperinci, dan diubah ukurannya melalui duplikasi unit berulang. Pertanyaan yang lebih luas tetap bersifat biologis: apakah sistem yang lebih sederhana itu dan ligan yang belum teridentifikasi dapat membantu menjelaskan fungsi struktur vault, serta apakah partikel tersebut merakit diri di dalam organisme tempat gennya secara alami berada.