A family portrait of lanmodulin selectivity for enhanced rare-earth separations

大量に混ざり合ったコインの山があり、そこから特定の価値のあるもの（レアアース）を見つけ出し、一般的であまり有用ではないものを残さなければならない状況を想像してみてください。通常、これらの価値ある金属を見つけ出すことは、小さな、動きの遅い針を使って干し草の山の中から探し出すようなものです。科学者たちは、自然界には特定の金属を掴むことができる「分子の鍵」と呼ばれるタンパク質が存在することを知っていましたが、どの鍵がどの鍵穴に合うかを一つずつ個別にテストすることは、非常に遅く、退屈な作業でした。

この論文において、研究者たちはSpyCI-LAMBSと呼ばれる新しい高速ソーティングマシンを構築しました。これは、一車線の道路から96車線のスーパーハイウェイへとアップグレードすることを想像してください。この新しい手法では、タンパク質の「鍵」を一つずつテストする代わりに、数百種類の異なるタンパク質の鍵を、一族全体の金属の「鍵穴」に対して一度にテストすることができます。

この超高速ハイウェイを使用して、チームはランモジュリン（またはLanMと略される）と呼ばれる特定のタンパク質の621種類もの異なるバージョンを調査しました。彼らは、それぞれのバージョンが15種類の異なるレアアースに対して、どのように反応して掴み取るかを確認したいと考えました。

彼らが発見した内容は以下の通りです：

• 家族の肖像： 人間の家族にそれぞれ異なる個性があるように、これら621種類のタンパク質は、ターゲットとする金属の選び方に基づいて、8つの明確な「性格グループ」に分類されました。
• 問題解決者： これらのタンパク質の多くは、一般的で低価値な金属であるランタン（La）を掴むことに対して非常にこだわりがあります。しかし、研究者たちは、この一般的な金属を無視することに長けた200種類以上のLanMのバージョンを発見しました。
• スタープレイヤー： 群衆の中から、まるで熟練のマジシャンのように振る舞う特別なタンパク質を一つ見つけ出しました。それは、難しい手品を披露することができます。すなわち、価値のある金属であるプラセオジム（Pr）を、わずかたった一ステップで、一般的なランタンから分離することです。この特定のタンパク質は、プラセオジムを83%の成功率で捕捉し、99.9%純粋なプラセオジムの製品を作り出すことに成功しました。

要約すると、この論文は、自然界の金属を掴むタンパク質をテストするための、新しい高速な方法を紹介するものです。621もの候補者がいる巨大な一族の中から「最高の一体」を見つけ出すことで、彼らは、驚異的な精度で価値のある金属を一般的なものから分離できる、極めて効率的なツールを発見しました。同時に、この研究は、コンピュータがさらに優れた金属分離ツールを設計する方法を学習するための、膨大なデータセットを提供しています。