Phalp：ファージ溶解タンパク質の研究のためのデータベースとその進化

ファージ溶解性タンパク質は、臨床的に進行したクラスの新規酵素ベースの抗生物質、いわゆる酵素です。研究者の成長するコミュニティは、酵素としての使用の視点でファージ溶解タンパク質を開発します。Enzybioticsの市場への翻訳の成功には、初期の研究段階でのファージ溶解タンパク質のよく考えられた選択が必要です。ここでは、ファージ溶解タンパク質の発達を促進するためのオープンポータルとして機能するファージ溶解タンパク質のデータベースであるPhalpを紹介します。Phalpは、包括的で簡単にアクセスしやすく、自動的に更新されたデータベース（現在16,095エントリ）です。Phalpの豊富な含有量を活用して、天然ファージ溶解タンパク質の多様性をマッピングし、3つのレベルで分析を実施して、宿主固有の進化に関する洞察を得ました。まず、モジュールの多様性の概要を説明します。第二に、エンドリシンのドメインアーキテクチャの宿主固有の設計ルールを明らかにするために、データミニングと解釈可能な機械学習アプローチが採用されました。最後に、タンパク質配列レベルでのファージ溶解タンパク質の進化が調査され、宿主固有のクラスターが明らかになりました。要するに、Phalpは酵素研究者の幅広いコミュニティの出発点として機能することができますが、着実に改善された進化的洞察は、タンパク質エンジニアの自然なインスピレーションとして機能します。

Phage lytic proteins are a clinically advanced class of novel enzyme-based antibiotics, so-called enzybiotics. A growing community of researchers develops phage lytic proteins with the perspective of their use as enzybiotics. A successful translation of enzybiotics to the market requires well-considered selections of phage lytic proteins in early research stages. Here, we introduce PhaLP, a database of phage lytic proteins, which serves as an open portal to facilitate the development of phage lytic proteins. PhaLP is a comprehensive, easily accessible and automatically updated database (currently 16,095 entries). Capitalizing on the rich content of PhaLP, we have mapped the high diversity of natural phage lytic proteins and conducted analyses at three levels to gain insight in their host-specific evolution. First, we provide an overview of the modular diversity. Secondly, datamining and interpretable machine learning approaches were adopted to reveal host-specific design rules for domain architectures in endolysins. Lastly, the evolution of phage lytic proteins on the protein sequence level was explored, revealing host-specific clusters. In sum, PhaLP can act as a starting point for the broad community of enzybiotic researchers, while the steadily improving evolutionary insights will serve as a natural inspiration for protein engineers.