Anthropic använder Claude för att visa att bakterie- och fagproteiner bildar valv

Anthropic rapporterade resultaten den 4 november 2026 och visade att prokaryota släktingar och bakteriofagsläktingar till det huvudsakliga valvproteinet kan sättas samman till valvpartiklar när de produceras i E. coli. Claude hjälpte teamet att kartlägga ett skal med ursprung i en bakteriofag med en nominell upplösning på 3,2 ångström.

Valv är stora, ihåliga proteinskal vars biologiska funktion fortfarande är okänd. Genom att framställa besläktade partiklar i bakterier får forskarna ett system som växer snabbare och gör det möjligt att undersöka hur partiklarna sätts samman, vad de innehåller och varifrån de kommer. Anthropic beskriver L05-resultatet som den första 3D-strukturen av en valvpartikel som hittats i prokaryota celler. Arbetet fastställer hur partikeln sätts samman och är uppbyggd, men dess biologiska funktion är fortfarande okänd.

Från proteinsökning till bekräftade valvpartiklar

Med Claude Science sökte forskarna igenom en databas med cirka 15 miljarder förutsagda proteiner. De hittade homologer till det huvudsakliga valvproteinet i 29 bakteriefyla och fyra arkéfyla, även om proteinerna förekom hos mindre än 1 % av arterna med sekvenserade genom. Sökningen visade alltså att proteinerna är sällsynta men vitt spridda.

Forskarna valde ut 44 proteiner för test av cellfri uttryckning innan de förde de främsta kandidaterna över till E. coli. Femton av 24 kandidater producerade lösligt protein, och sju av dessa 15 bildade valvliknande partiklar vid elektronmikroskopi. Kryoelektronmikroskopi bekräftade valvformen hos fyra av dem: två med ursprung i fager och två i bakterier.

Den fagbaserade L05-partikeln valdes ut för en detaljerad strukturanalys eftersom den hörde till de bästa på att bilda fullständiga, slutna partiklar. Därmed kunde projektet gå vidare från att upptäcka tunnformade föremål i mikroskopbilder till att undersöka hur enskilda proteinkedjor passar ihop och var skalet kan modifieras.

Utformning av L05-skalet

L05 består av 96 kopior av ett och samma protein, ordnade med 48 kopior i varje halva. Däggdjursvalv består av 78 kopior, med 39 i varje halva. Varje L05-protein har sju upprepade segment i skalväggen, jämfört med nio hos människans huvudsakliga valvprotein. Det skal som bildas är kortare och bredare än människans valv, men omsluter cirka 25 % större volym.

Dess kåpa sluts i tre steg. I varje grupp om tre intilliggande proteinkopior slutar en vid den första nivån, en annan vid den andra och den tredje fortsätter ända till spetsen. Kopiorna är identiska längs skalväggen, men antar olika former när kåpan smalnar av.

För att undersöka vilka kontakter som krävs för att partikeln ska sättas samman framställde teamet 15 förändrade varianter av L05, där de främst ändrade punkter där intilliggande kopior berör varandra. Vissa enskilda substitutioner nära skarven i skalväggen eller kåpan ledde till öppna, rosettliknande partiklar eller aggregat i stället för slutna valv. Därmed kunde forskarna identifiera de områden som krävs för att försegla skalet.

När två segment i skalväggen duplicerades fick L05 nio upprepningar och bildade slutna partiklar med cirka 20 % större innesluten volym. Författarna tolkar detta som belägg för att duplicering av upprepningar kan ändra valvets storlek utan att hindra sammansättningen, vilket kan erbjuda en möjlig väg till nanokapslar vars storlek går att anpassa. Inkapsling och leverans av last föreslås som möjliga tekniska tillämpningar; det resultat som faktiskt har visats är att skalets geometri kan styras.

Claudes roll och försökens begränsningar

Forskarna valde själva ut kandidatproteinerna. Claude omvandlade de utvalda proteinsekvenserna till DNA-konstruktioner anpassade för de värdorganismer där de skulle uttryckas, lade till genreglerande sekvenser och förberedde konstruktionerna för beställning.

Reningen gav en av de tydligaste tidsjämförelserna. Anthropic uppger att deras optimerade metod för storleksuteslutningskromatografi minskade tiden från celler till ett mikroskopigaller till cirka 90 minuter, jämfört med ungefär tre dagar med den konventionella sockergradientmetoden som utvecklats för eukaryota valv. I storleksseparationskolonner kommer partiklar som är för stora för att tränga in i de porösa kulorna ut först, medan mindre molekyler fördröjs.

Claude argumenterade först emot metoden eftersom proteinaggregat kunde komma ut i samma uteslutna volym. Senare hjälpte Claude till med att rekommendera en kolonn, metoder för att följa proteinet och kontrollera om partiklar hade bildats samt direkt inmatning av innehållet från spräckta celler utan föregående rening.

För strukturbearbetningen arbetade Claude i ett internt ramverk med flera agenter och interna beräkningsresurser. Claude satte upp och körde arbetsflödet i öppen källkod RELION, medan forskarna vägledde analysbesluten. Anthropic uppger att en första fullständig modell var klar efter 34 timmar och att de slutliga kartorna var färdiga ungefär en vecka efter att bearbetningen inletts. Företaget uppskattar att det annars skulle ha tagit veckor att ta fram en första modell. Projektet tog mindre än fyra månader.

Olika Claude-modeller och gränssnitt, däribland Claude Science och Claude Code, skrev studiens kod och utförde dess beräkningsanalyser. Författarna ledde arbetet och tog ansvar för innehållet. Anthropic uppger att de flesta stegen skulle kunna utföras av ett typiskt laboratorium med befintliga Claude-produkter, även om den parallella kryo-EM-analysen använde hundratals GPU:er, fler än många akademiska institutioner kan ha tillgång till.

Arbetsflödet ledde också till allvarliga fel. I ett protokoll som Claude hade skrivit angavs en tillsats till odlingsmediet som störde införandet av DNA i cellerna, vilket försenade projektet med två veckor. Vid en tidig kryo-EM-körning hoppade man över ett standardsteg, vilket resulterade i en felaktig karta som var sammanblandad med sin spegelbild. Anthropic delade laboratorieanteckningarna med sina forskare inom modellträning och uppger att senare Claude-modeller verkade göra färre fel vid DNA-design och identifiera fallgropar i experiment mer effektivt.

Varje kopia av L05-proteinet innehåller också en ficka med olöst densitet från en oidentifierad liten molekyl. I den tekniska rapporten beskrivs en beräkningsbaserad sökning bland 25 000 molekyler, där koenzym A eller ett derivat identifierades som en möjlig ligand. Varken molekylens identitet eller någon funktionell betydelse har bekräftats.

Hittills har partiklarna endast framställts i E. coli, och forskarna har inte undersökt om de bildas i de bakterier och fager där proteinerna förekommer naturligt. Anthropic har skickat in den tekniska rapporten till bioRxiv och planerar att senare offentliggöra strukturerna och ytterligare data.

Det omedelbara framsteget är att man nu har experimentell kontroll över en familj av proteinskal som kan framställas i bakterier, kartläggas i detalj och ändras i storlek genom duplicering av upprepningar. Den större frågan är fortfarande biologisk: om det enklare systemet och den oidentifierade liganden kan bidra till att förklara vad valv gör, och om partiklarna sätts samman i de organismer där deras gener förekommer naturligt.