Anthropic bruker Claude til å vise at bakterie- og fagproteiner danner vault-strukturer

Anthropic rapporterte resultatene 4. november 2026 og viste at prokaryote slektninger av major vault-proteinet og bakteriofagrelaterte slektninger kan settes sammen til vault-partikler når de produseres i E. coli. Claude hjalp teamet med å kartlegge ett bakteriofagavledet skall med en nominell oppløsning på 3,2 ångström.

Vault-strukturer er store, hule proteinskall med en biologisk funksjon som fortsatt er ukjent. Når beslektede partikler produseres i bakterier, får forskerne et system som vokser raskere, og som gjør det mulig å undersøke hvordan de settes sammen, hva de inneholder, og hvor de kommer fra. Anthropic beskriver L05-resultatet som den første 3D-strukturen av en vault-partikkel funnet i prokaryote celler. Arbeidet fastslår hvordan partiklene settes sammen og er bygd opp, mens den biologiske funksjonen fortsatt er uavklart.

Fra proteinsøk til bekreftede vault-partikler

Ved hjelp av Claude Science søkte forskerne i en database med omtrent 15 milliarder predikerte proteiner. De fant homologer av major vault-proteinet i 29 bakteriefyla og fire arkeefyla, selv om disse proteinene forekom hos mindre enn 1 % av artene med sekvenserte genomer. Søket viste dermed at proteinene er sjeldne, men vidt utbredt.

Forskerne valgte ut 44 proteiner for testing av cellefri ekspresjon før de gikk videre med de mest lovende kandidatene i E. coli. Femten av 24 kandidater produserte løselig protein, og sju av disse 15 dannet vault-lignende partikler ved undersøkelse med elektronmikroskopi. Kryoelektronmikroskopi bekreftet vault-formen hos fire av dem: to fra fag og to fra bakterier.

Den fagavledede L05-partikkelen ble valgt ut for en detaljert strukturanalyse fordi den var blant de beste til å danne komplette, lukkede partikler. Dette førte prosjektet videre fra å påvise tønneformede objekter i mikroskopbilder til å undersøke hvordan de enkelte proteinkjedene passer sammen, og hvor skallet kan endres.

Utforming av L05-skallet

L05 består av 96 kopier av ett protein, fordelt med 48 kopier i hver halvdel. Vault-strukturer hos pattedyr består av 78 kopier, med 39 i hver halvdel. Hvert L05-protein har sju gjentatte veggsegmenter, mot ni i menneskets major vault-protein. Skallet som dannes, er kortere og bredere enn vault-strukturen hos mennesker, men omslutter omtrent 25 % større volum.

Hetten lukkes i tre trinn. I hver gruppe på tre tilstøtende proteinkopier slutter én ved det første nivået, en annen ved det andre, og den tredje fortsetter helt ut til spissen. Kopiene er identiske langs veggen, men får ulike konformasjoner etter hvert som hetten smalner.

For å undersøke hvilke kontakter som er nødvendige for at partiklene skal settes sammen, laget teamet 15 endrede versjoner av L05, der de for det meste endret punktene der nabokopier berører hverandre. Noen enkeltmutasjoner nær veggskjøten eller hetten førte til åpne, rosettlignende partikler eller aggregater i stedet for lukkede vault-strukturer. Dermed ble områder som er nødvendige for å lukke skallet, identifisert.

Da to veggsegmenter ble duplisert, fikk L05 ni repetisjoner, og det ble dannet lukkede partikler med omtrent 20 % større omsluttet volum. Forfatterne tolker dette som tegn på at duplisering av repetisjoner kan endre størrelsen på vault-strukturer uten å hindre at de settes sammen, og at dette kan være en mulig metode for å lage nanokapsler med justerbar størrelse. Innkapsling og levering av last foreslås som mulige retninger for videre teknologisk utvikling; det som er vist, er kontroll over skallgeometrien.

Claudes rolle og begrensningene ved forsøket

Forskerne valgte selv ut kandidatproteinene. Claude omgjorde de valgte proteinsekvensene til DNA-design tilpasset vertene de skulle uttrykkes i, la til sekvenser som regulerer gener, og klargjorde designene for bestilling.

Rensingen ga en av de tydeligste sammenligningene av tidsbruk. Anthropic oppgir at den optimaliserte metoden for størrelseseksklusjonskromatografi reduserte tiden fra celler til mikroskopirist til omtrent 90 minutter, sammenlignet med omtrent tre dager med den konvensjonelle sukkergradientmetoden som ble utviklet for eukaryote vault-strukturer. I størrelsesfraksjoneringskolonner kommer partikler som er for store til å trenge inn i de porøse kulene, ut først, mens mindre molekyler blir forsinket.

Claude argumenterte først mot denne framgangsmåten fordi proteinaggregater kunne komme ut i det samme eksklusjonsvolumet. Senere bidro Claude til å anbefale en kolonne, metoder for å følge proteinet og kontrollere om partikler ble dannet, samt direkte påføring av innhold fra sprengte celler uten forutgående rensing.

I arbeidet med strukturbehandlingen opererte Claude i et internt rammeverk for flere agenter, med interne dataressurser. Claude satte opp og kjørte den åpne arbeidsflyten i RELION mens forskerne veiledet de analytiske beslutningene. Anthropic rapporterer at en første komplett modell var klar etter 34 timer, og at de endelige kartene var klare omtrent en uke etter at behandlingen startet. Selskapet anslår at det ellers ville tatt flere uker å lage en første modell. Prosjektet tok under fire måneder.

Ulike Claude-modeller og grensesnitt, inkludert Claude Science og Claude Code, skrev koden til studien og utførte de beregningsbaserte analysene. Forfatterne ledet arbeidet og tok ansvar for innholdet. Anthropic oppgir at de fleste trinnene kan utføres av et typisk laboratorium med eksisterende Claude-produkter, selv om den parallelle kryo-EM-analysen brukte hundrevis av GPU-er, mer enn mange akademiske institusjoner kan ha tilgjengelig.

Arbeidsflyten førte også til alvorlige feil. En protokoll skrevet av Claude angav et tilsetningsstoff i vekstmediet som forstyrret innføringen av DNA i cellene, noe som forsinket prosjektet med to uker. I en tidlig cryo-EM-kjøring ble et standardtrinn hoppet over, og resultatet var et mangelfullt kart blandet med speilbildet sitt. Anthropic delte laboratorienotatene med forskerne som trener modellene, og sier at senere Claude-modeller så ut til å gjøre færre feil i DNA-design og identifisere fallgruver i eksperimenter mer effektivt.

Hver L05-proteinkopi inneholder også en lomme med uavklart tetthet fra et uidentifisert lite molekyl. Den tekniske rapporten beskriver et beregningssøk blant 25 000 molekyler, som identifiserte koenzym A eller et derivat som en mulig ligand. Verken molekylets identitet eller noen funksjonell betydning er bekreftet.

Partiklene er så langt bare blitt produsert i E. coli, og forskerne har ikke undersøkt om de dannes i bakteriene og fagene der proteinene forekommer naturlig. Anthropic har sendt den tekniske rapporten til bioRxiv og planlegger å publisere strukturene og ytterligere data senere.

Det umiddelbare framskrittet er eksperimentell kontroll over en familie av proteinskall som nå kan produseres i bakterier, kartlegges i detalj og endre størrelse ved hjelp av gjentatt duplisering. Det større spørsmålet er fortsatt biologisk: om dette enklere systemet og den uidentifiserte liganden kan bidra til å forklare hva vaults gjør, og om partiklene settes sammen i organismene der genene deres forekommer naturlig.