jpskill.com
🛠️ 開発・MCP コミュニティ

protein-qc

タンパク質設計の品質を評価し、結合・発現・構造に関する指標や配列上の問題点を確認、さらに物理化学的性質を計算して、研究に基づいた閾値でデザインを絞り込み、複合的なスコアリングでランキングするSkill。

📜 元の英語説明(参考)

Quality control metrics and filtering thresholds for protein design. Use this skill when: (1) Evaluating design quality for binding, expression, or structure, (2) Setting filtering thresholds for pLDDT, ipTM, PAE, (3) Checking sequence liabilities (cysteines, deamidation, polybasic clusters), (4) Creating multi-stage filtering pipelines, (5) Computing PyRosetta interface metrics (dG, SC, dSASA), (6) Checking biophysical properties (instability, GRAVY, pI), (7) Ranking designs with composite scoring. This skill provides research-backed thresholds from binder design competitions and published benchmarks.

🇯🇵 日本人クリエイター向け解説

一言でいうと

タンパク質設計の品質を評価し、結合・発現・構造に関する指標や配列上の問題点を確認、さらに物理化学的性質を計算して、研究に基づいた閾値でデザインを絞り込み、複合的なスコアリングでランキングするSkill。

※ jpskill.com 編集部が日本のビジネス現場向けに補足した解説です。Skill本体の挙動とは独立した参考情報です。

⚡ おすすめ: コマンド1行でインストール(60秒)

下記のコマンドをコピーしてターミナル(Mac/Linux)または PowerShell(Windows)に貼り付けてください。 ダウンロード → 解凍 → 配置まで全自動。

🍎 Mac / 🐧 Linux
mkdir -p ~/.claude/skills && cd ~/.claude/skills && curl -L -o protein-qc.zip https://jpskill.com/download/9552.zip && unzip -o protein-qc.zip && rm protein-qc.zip
🪟 Windows (PowerShell)
$d = "$env:USERPROFILE\.claude\skills"; ni -Force -ItemType Directory $d | Out-Null; iwr https://jpskill.com/download/9552.zip -OutFile "$d\protein-qc.zip"; Expand-Archive "$d\protein-qc.zip" -DestinationPath $d -Force; ri "$d\protein-qc.zip"

完了後、Claude Code を再起動 → 普通に「動画プロンプト作って」のように話しかけるだけで自動発動します。

💾 手動でダウンロードしたい(コマンドが難しい人向け)
  1. 1. 下の青いボタンを押して protein-qc.zip をダウンロード
  2. 2. ZIPファイルをダブルクリックで解凍 → protein-qc フォルダができる
  3. 3. そのフォルダを C:\Users\あなたの名前\.claude\skills\(Win)または ~/.claude/skills/(Mac)へ移動
  4. 4. Claude Code を再起動

⚠️ ダウンロード・利用は自己責任でお願いします。当サイトは内容・動作・安全性について責任を負いません。

🎯 このSkillでできること

下記の説明文を読むと、このSkillがあなたに何をしてくれるかが分かります。Claudeにこの分野の依頼をすると、自動で発動します。

📦 インストール方法 (3ステップ)

  1. 1. 上の「ダウンロード」ボタンを押して .skill ファイルを取得
  2. 2. ファイル名の拡張子を .skill から .zip に変えて展開(macは自動展開可)
  3. 3. 展開してできたフォルダを、ホームフォルダの .claude/skills/ に置く
    • · macOS / Linux: ~/.claude/skills/
    • · Windows: %USERPROFILE%\.claude\skills\

Claude Code を再起動すれば完了。「このSkillを使って…」と話しかけなくても、関連する依頼で自動的に呼び出されます。

詳しい使い方ガイドを見る →
最終更新
2026-05-18
取得日時
2026-05-18
同梱ファイル
1

📖 Skill本文(日本語訳)

※ 原文(英語/中国語)を Gemini で日本語化したものです。Claude 自身は原文を読みます。誤訳がある場合は原文をご確認ください。

タンパク質設計の品質管理

重要な制限事項

個々のメトリクスは結合に対する予測力が弱い。研究によると:

  • 個々のメトリクスの ROC AUC: 0.64-0.66 (ランダムよりわずかに良い)
  • メトリクスは事前スクリーニングのフィルターであり、親和性の予測因子ではない
  • 意味のあるランキングのためには複合スコアリングが不可欠

これらの閾値は質の悪い設計を除外しますが、結合親和性を予測するものではありません。

QC の構成

QC は目的レベルによって構成されています。

目的 何を評価するか 主要なメトリクス
結合 インターフェースの品質、結合ジオメトリ ipTM, PAE, SC, dG, dSASA
発現 製造可能性、溶解性 不安定性、GRAVY、pI、システイン
構造 フォールドの信頼性、一貫性 pLDDT, pTM, scRMSD

各カテゴリには2つのレベルがあります。

  • メトリクスレベル: 閾値を持つ計算値 (pLDDT > 0.85)
  • 設計レベル: パターン/モチーフの検出 (奇数のシステイン、NG サイト)

クイックリファレンス: すべての閾値

カテゴリ メトリクス 標準 厳格 出典
構造 pLDDT > 0.85 > 0.90 AF2/Chai/Boltz
pTM > 0.70 > 0.80 AF2/Chai/Boltz
scRMSD < 2.0 Å < 1.5 Å 設計 vs pred
結合 ipTM > 0.50 > 0.60 AF2/Chai/Boltz
PAE_interaction < 12 Å < 10 Å AF2/Chai/Boltz
Shape Comp (SC) > 0.50 > 0.60 PyRosetta
interface_dG < -10 < -15 PyRosetta
発現 不安定性 < 40 < 30 BioPython
GRAVY < 0.4 < 0.2 BioPython
ESM2 PLL > 0.0 > 0.2 ESM2

設計レベルのチェック (発現)

パターン リスク アクション
奇数のシステイン数 対になっていないジスルフィド 再設計
NG/NS/NT モチーフ 脱アミド化 フラグ/回避
K/R >= 3 連続 プロテオリシス フラグ
>= 6疎水性ラン 凝集 再設計

参照: references/binding-qc.md, references/expression-qc.md, references/structural-qc.md


逐次フィルタリングパイプライン

import pandas as pd

designs = pd.read_csv('designs.csv')

# Stage 1: Structural confidence
designs = designs[designs['pLDDT'] > 0.85]

# Stage 2: Self-consistency
designs = designs[designs['scRMSD'] < 2.0]

# Stage 3: Binding quality
designs = designs[(designs['ipTM'] > 0.5) & (designs['PAE_interaction'] < 10)]

# Stage 4: Sequence plausibility
designs = designs[designs['esm2_pll_normalized'] > 0.0]

# Stage 5: Expression checks (design-level)
designs = designs[designs['cysteine_count'] % 2 == 0]  # Even cysteines
designs = designs[designs['instability_index'] < 40]

複合スコアリング (ランキングに必須)

個々のメトリクスだけでは弱すぎます。複合スコアリングを使用してください。

def composite_score(row):
    return (
        0.30 * row['pLDDT'] +
        0.20 * row['ipTM'] +
        0.20 * (1 - row['PAE_interaction'] / 20) +
        0.15 * row['shape_complementarity'] +
        0.15 * row['esm2_pll_normalized']
    )

designs['score'] = designs.apply(composite_score, axis=1)
top_designs = designs.nlargest(100, 'score')

高度な複合スコアリングについては、references/composite-scoring.md を参照してください。


ツール固有のフィルタリング

BindCraft フィルターレベル

レベル ユースケース 厳格さ
Default 標準設計 最も厳格
Relaxed より多くの設計が必要 より高い失敗率
Peptide 設計 < 30 AA ~5-10倍低い成功率

BoltzGen フィルタリング

boltzgen run ... \
  --budget 60 \
  --alpha 0.01 \
  --filter_biased true \
  --refolding_rmsd_threshold 2.0 \
  --additional_filters 'ALA_fraction<0.3'
  • alpha=0.0: 品質のみのランキング
  • alpha=0.01: デフォルト (わずかな多様性)
  • alpha=1.0: 多様性のみ

設計レベルの重症度スコアリング

パターンベースのチェックには、重症度スコアリングを使用します。

重症度レベル スコア アクション
LOW 0-15 続行
MODERATE 16-35 フラグが立てられた問題を確認
HIGH 36-60 再設計を推奨
CRITICAL 61+ 再設計が必須

実験的相関

メトリクス AUC 使用法
ipTM ~0.64 事前スクリーニング
PAE ~0.65 事前スクリーニング
ESM2 PLL ~0.72 最良の単一メトリクス
Composite ~0.75+ 常に使用

重要な洞察: メトリクスは予測因子(成功をランク付けする)ではなく、フィルター(失敗を除外する)として機能します。


キャンペーンの健全性評価

設計キャンペーンの簡単な評価:

合格率 ステータス 解釈
> 15% Excellent 平均以上、続行
10-15% Good 通常、続行
5-10% Marginal 平均以下、問題を確認
< 5% Poor 重大な問題、診断

失敗からの回復ツリー

pLDDT フィルターを通過するものが少なすぎる (pLDDT > 0.85 で < 5%)

キャンペーン全体で pLDDT が低い
├── scRMSD 分布を確認
│   ├── 高い scRMSD (>2.5Å): バックボーンの問題
│   │   └── 修正: より低い noise_scale (0.5-0.8) でバックボーンを再生成
│   └── 低い scRMSD だが低い pLDDT: 無秩序な領域
│       └── 修正: 設計の長さを確認し、トポロジーを簡略化
├── バックボーンごとにシーケンスを増やす
│   └── modal run modal_proteinmpnn.py --num-seq-per-target 32 --sampling-temp 0.1
├── ProteinMPNN の代わりに SolubleMPNN を使用
│   └── 発現最適化されたシーケンスに適している
└── 別の設計ツールを検討
    └── BindCraft (統合設計) がよりうまく機能する可能性がある

ipTM フィルターを通過するものが少なすぎる (ipTM > 0.5 で < 5%)

キャンペーン全体で ipTM が低い
├── ホットスポットの選択を確認
│   ├── ホットスポットは表面に露出しているか? (SASA > 20Ų)
│   ├── ホットスポットは保存されているか? (MSA を確認)
│   └── 3〜6 種類のホットスポットの組み合わせを試す
├── バインダーの長さを増やす (接触面積を増やす)
│   └── 60〜80 AA の代わりに 80〜100 AA を試す
├── インターフェースのジオメトリを確認
│   ├── ターゲットは平坦か? → ヘリカルバインダーを試す
│   └── ターゲットは凹面か? → より小さなバインダーを試す
└── 全原子設計ツールを試す
    └── BoltzGen (全原子、より良いパッキング)

高い sc

(原文がここで切り詰められています)

📜 原文 SKILL.md(Claudeが読む英語/中国語)を展開

Protein Design Quality Control

Critical Limitation

Individual metrics have weak predictive power for binding. Research shows:

  • Individual metric ROC AUC: 0.64-0.66 (slightly better than random)
  • Metrics are pre-screening filters, not affinity predictors
  • Composite scoring is essential for meaningful ranking

These thresholds filter out poor designs but do NOT predict binding affinity.

QC Organization

QC is organized by purpose and level:

Purpose What it assesses Key metrics
Binding Interface quality, binding geometry ipTM, PAE, SC, dG, dSASA
Expression Manufacturability, solubility Instability, GRAVY, pI, cysteines
Structural Fold confidence, consistency pLDDT, pTM, scRMSD

Each category has two levels:

  • Metric-level: Calculated values with thresholds (pLDDT > 0.85)
  • Design-level: Pattern/motif detection (odd cysteines, NG sites)

Quick Reference: All Thresholds

Category Metric Standard Stringent Source
Structural pLDDT > 0.85 > 0.90 AF2/Chai/Boltz
pTM > 0.70 > 0.80 AF2/Chai/Boltz
scRMSD < 2.0 Å < 1.5 Å Design vs pred
Binding ipTM > 0.50 > 0.60 AF2/Chai/Boltz
PAE_interaction < 12 Å < 10 Å AF2/Chai/Boltz
Shape Comp (SC) > 0.50 > 0.60 PyRosetta
interface_dG < -10 < -15 PyRosetta
Expression Instability < 40 < 30 BioPython
GRAVY < 0.4 < 0.2 BioPython
ESM2 PLL > 0.0 > 0.2 ESM2

Design-Level Checks (Expression)

Pattern Risk Action
Odd cysteine count Unpaired disulfides Redesign
NG/NS/NT motifs Deamidation Flag/avoid
K/R >= 3 consecutive Proteolysis Flag
>= 6 hydrophobic run Aggregation Redesign

See: references/binding-qc.md, references/expression-qc.md, references/structural-qc.md


Sequential Filtering Pipeline

import pandas as pd

designs = pd.read_csv('designs.csv')

# Stage 1: Structural confidence
designs = designs[designs['pLDDT'] > 0.85]

# Stage 2: Self-consistency
designs = designs[designs['scRMSD'] < 2.0]

# Stage 3: Binding quality
designs = designs[(designs['ipTM'] > 0.5) & (designs['PAE_interaction'] < 10)]

# Stage 4: Sequence plausibility
designs = designs[designs['esm2_pll_normalized'] > 0.0]

# Stage 5: Expression checks (design-level)
designs = designs[designs['cysteine_count'] % 2 == 0]  # Even cysteines
designs = designs[designs['instability_index'] < 40]

Composite Scoring (Required for Ranking)

Individual metrics alone are too weak. Use composite scoring:

def composite_score(row):
    return (
        0.30 * row['pLDDT'] +
        0.20 * row['ipTM'] +
        0.20 * (1 - row['PAE_interaction'] / 20) +
        0.15 * row['shape_complementarity'] +
        0.15 * row['esm2_pll_normalized']
    )

designs['score'] = designs.apply(composite_score, axis=1)
top_designs = designs.nlargest(100, 'score')

For advanced composite scoring, see references/composite-scoring.md.


Tool-Specific Filtering

BindCraft Filter Levels

Level Use Case Stringency
Default Standard design Most stringent
Relaxed Need more designs Higher failure rate
Peptide Designs < 30 AA ~5-10x lower success

BoltzGen Filtering

boltzgen run ... \
  --budget 60 \
  --alpha 0.01 \
  --filter_biased true \
  --refolding_rmsd_threshold 2.0 \
  --additional_filters 'ALA_fraction<0.3'
  • alpha=0.0: Quality-only ranking
  • alpha=0.01: Default (slight diversity)
  • alpha=1.0: Diversity-only

Design-Level Severity Scoring

For pattern-based checks, use severity scoring:

Severity Level Score Action
LOW 0-15 Proceed
MODERATE 16-35 Review flagged issues
HIGH 36-60 Redesign recommended
CRITICAL 61+ Redesign required

Experimental Correlation

Metric AUC Use
ipTM ~0.64 Pre-screening
PAE ~0.65 Pre-screening
ESM2 PLL ~0.72 Best single metric
Composite ~0.75+ Always use

Key insight: Metrics work as filters (eliminating failures) not predictors (ranking successes).


Campaign Health Assessment

Quick assessment of your design campaign:

Pass Rate Status Interpretation
> 15% Excellent Above average, proceed
10-15% Good Normal, proceed
5-10% Marginal Below average, review issues
< 5% Poor Significant problems, diagnose

Failure Recovery Trees

Too Few Pass pLDDT Filter (< 5% with pLDDT > 0.85)

Low pLDDT across campaign
├── Check scRMSD distribution
│   ├── High scRMSD (>2.5Å): Backbone issue
│   │   └── Fix: Regenerate backbones with lower noise_scale (0.5-0.8)
│   └── Low scRMSD but low pLDDT: Disordered regions
│       └── Fix: Check design length, simplify topology
├── Try more sequences per backbone
│   └── modal run modal_proteinmpnn.py --num-seq-per-target 32 --sampling-temp 0.1
├── Use SolubleMPNN instead of ProteinMPNN
│   └── Better for expression-optimized sequences
└── Consider different design tool
    └── BindCraft (integrated design) may work better

Too Few Pass ipTM Filter (< 5% with ipTM > 0.5)

Low ipTM across campaign
├── Review hotspot selection
│   ├── Are hotspots surface-exposed? (SASA > 20Ų)
│   ├── Are hotspots conserved? (check MSA)
│   └── Try 3-6 different hotspot combinations
├── Increase binder length (more contact area)
│   └── Try 80-100 AA instead of 60-80 AA
├── Check interface geometry
│   ├── Is target flat? → Try helical binders
│   └── Is target concave? → Try smaller binders
└── Try all-atom design tool
    └── BoltzGen (all-atom, better packing)

High scRMSD (> 50% with scRMSD > 2.0Å)

Sequences don't specify intended structure
├── ProteinMPNN issue
│   ├── Lower temperature: --sampling-temp 0.1
│   ├── Increase sequences: --num-seq-per-target 32
│   └── Check fixed_positions aren't over-constraining
├── Backbone geometry issue
│   ├── Backbones may be unusual/strained
│   ├── Regenerate with lower noise_scale (0.5-0.8)
│   └── Reduce diffuser.T to 30-40
└── Try different sequence design
    └── ColabDesign (AF2 gradient-based) may work better

Everything Passes But No Experimental Hits

In silico metrics don't predict affinity
├── Generate MORE designs (10x current)
│   └── Computational metrics have high false positive rate
├── Increase diversity
│   ├── Higher ProteinMPNN temperature (0.2-0.3)
│   ├── Different backbone topologies
│   └── Different hotspot combinations
├── Try different design approach
│   ├── BindCraft (different algorithm)
│   ├── ColabDesign (AF2 hallucination)
│   └── BoltzGen (all-atom diffusion)
└── Check if target is druggable
    └── Some targets are inherently difficult

Too Many Designs Pass (> 50%)

Suspiciously high pass rate
├── Check if thresholds are too lenient
│   └── Use stringent thresholds: pLDDT > 0.90, ipTM > 0.60
├── Verify prediction quality
│   ├── Are predictions actually running? Check output files
│   └── Are complexes being predicted, not just monomers?
├── Check for data issues
│   ├── Same sequence being predicted multiple times?
│   └── Wrong FASTA format (missing chain separator)?
└── Apply diversity filter
    └── Cluster at 70% identity, take top per cluster

Diagnostic Commands

Quick Campaign Assessment

import pandas as pd

df = pd.read_csv('designs.csv')

# Pass rates at each stage
print(f"Total designs: {len(df)}")
print(f"pLDDT > 0.85: {(df['pLDDT'] > 0.85).mean():.1%}")
print(f"ipTM > 0.50: {(df['ipTM'] > 0.50).mean():.1%}")
print(f"scRMSD < 2.0: {(df['scRMSD'] < 2.0).mean():.1%}")
print(f"All filters: {((df['pLDDT'] > 0.85) & (df['ipTM'] > 0.5) & (df['scRMSD'] < 2.0)).mean():.1%}")

# Identify top issue
if (df['pLDDT'] > 0.85).mean() < 0.1:
    print("ISSUE: Low pLDDT - check backbone or sequence quality")
elif (df['ipTM'] > 0.50).mean() < 0.1:
    print("ISSUE: Low ipTM - check hotspots or interface geometry")
elif (df['scRMSD'] < 2.0).mean() < 0.5:
    print("ISSUE: High scRMSD - sequences don't specify backbone")