スナップショットから交響曲へ：静的構造から生成的ダイナミクスとマルチモーダル相互作用へとタンパク質予測が進化する

要旨：タンパク質折りたたみ問題は、人工知能によって根本的に変革され、静的構造予測から動的コンフォメーション集合と複雑な生体分子相互作用のモデリングへと進化した。本レビューは、AI主導のタンパク質科学におけるパラダイムシフトを、5つの相互に関連する次元にわたり体系的に検討します：配列、幾何学、テキスト知識を統合する統一的なマルチモーダル表現；MSAフリーのアーキテクチャと全原子複合モデリングによる静的予測の精練；拡散モデルとフローマッチングを含む生成フレームワークが、熱力学的エンサンブルと整合するコンフォメーション分布をとらえる；タンパク質リガンド、タンパク質核酸、タンパク質タンパク質複合体を横断する異種相互作用の予測；適応度ランドスケープ、変異効果、およびテキスト誘導付き特性予測の機能推論。我々は、データ分布の偏り、機構的解釈性の制限、幾何学的指標と生物物理学的現実との乖離といった現在のボトルネックを批判的に分析し、物理的に一貫した生成モデル、マルチモーダル基盤アーキテクチャ、実験的クローズドループシステムへ向けた将来の方向性を特定します。この方法論的変革は、構造分析ツールとしての人工知能の役割から、生命の動的言語を理解し、最終的にはそれを書き換えることのできる普遍的なシミュレータへと移行したことを示します。