Anul 2024 Premiul Nobel în chimie a fost acordat la trei oameni de știință care lucrează în două domenii strâns legate între ele ale științei proteinelor.
David Bakerprofesor de biochimie la Universitatea din Washington, a primit jumătate din premiul de 11 milioane de coroane suedeze (1,06 milioane de dolari) pentru munca sa privind proiectarea computațională a proteinelor – un instrument care le permite cercetătorilor să proiecteze și să creeze structuri de proteine complet noi, cu proprietăți diferite de cele găsite. în natură.
A doua jumătate a premiului a fost împărțită între Demis Hassabis şi John Jumperrespectiv CEO-ul și directorul Google DeepMind, pentru munca lor privind predicția structurii proteinelor. The Program alimentat de AI AlphaFold2lansat în 2021, poate prezice structura tridimensională a oricărei proteine din secvența de aminoacizi codificată în ADN, revoluționând înțelegerea noastră asupra modului în care proteinele și moleculele din sistemele vii interacționează între ele.
„Proteinele sunt moleculele care permit viața”, Heiner Linkepreşedintele Comitetului Nobel pentru Chimie, a declarat în timpul ceremoniei de anunţare din Suedia în această dimineaţă (9 octombrie).
O proteină are zeci de mii de atomi individuali, iar funcția sa specifică este determinată de pozițiile precise ale acestor atomi, cu legături și pliuri între diferitele părți ale moleculei creând o formă 3D unică. „Pentru a înțelege cum funcționează viața, trebuie mai întâi să înțelegem forma proteinelor”, a spus Linke.
Moleculele de proteine sunt formate din multe unități individuale numite aminoacizi, care sunt codificate de secvențe de ADN cu trei „litere”. Prin urmare, ar trebui să fie posibil să se prezică structura 3D a unei anumite proteine din această secvență de aminoacizi. Dar această problemă a frustrat oamenii de știință de zeci de ani, deoarece există multe modalități posibile prin care proteinele se pliază.
În 2020, Hassabis și Jumper au spart în cele din urmă acest cod prin dezvoltarea unui program numit AlphaFold2, care a sporit acuratețea predicțiilor structurii de la 40% la 90%. Programul AI a fost instruit pe o bază de date de secvențe de proteine și structuri de proteine și caută corelații între pozițiile aminoacizilor în mii de exemple. Apoi, sistemul rafinează iterativ aceste rezultate până la o singură structură 3D prezisă.
În anii de când a fost lansat, acest instrument ne-a îmbunătățit dramatic înțelegerea a mii de procese mediate de proteine, inclusiv rezistența la antibiotice, iar acum este posibil să extragem aceste baze de date pentru proteine cu funcții necunoscute anterior, cum ar fi enzimele de degradare a plasticului.
Designul proteinelor abordează aceeași problemă din direcția opusă, permițând cercetătorilor să vizualizeze structura ideală a proteinei 3D pentru o anumită funcție și să lucreze înapoi pentru a calcula secvența de aminoacizi necesară pentru a o sintetiza. În 2003, Baker a dezvoltat un program de calculator numit Rosetta care combină fragmente mai scurte de aminoacizi dintr-o bază de date existentă, ajustând și optimizând succesiv secvența pentru a se potrivi cu forma 3D necesară.
„David Baker a deschis o lume complet nouă a structurilor de proteine”, a declarat Johan Åqvist, membru al Comitetului Nobel pentru Chimie, în timpul anunțului. „Numai imaginația ta stabilește limita pentru ceea ce poți face aici.” De atunci, Rosetta a contribuit la proiectarea a sute de noi proteine cu aplicații diverse, de la inhibarea proteinei de vârf COVID până la acționarea ca senzori biologici pentru opioidele din mediu.
Vorbind cu secretarul general al Academiei Regale de Științe Suedeze, Hans Ellegren, după anunțarea premiului, Baker a spus că se simte „foarte entuziasmat și foarte onorat” și că a fost „foarte profund inspirat de alții din domeniu și de oamenii cu care am lucrat”.