W siedzibie Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk ogłoszono laureatów Nagrody Nobla 2024 w dziedzinie chemii.
Nagroda Nobla 2024 z chemii – trzech naukowców
Nazwiska laureatów ogłosił sekretarz generalny Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk Hans Ellegren. Zapowiedział, że nagroda dotyczy białek.
Nagrodę Nobla 2024 w dziedzinie chemii otrzymało trzech naukowców: połowę nagrody David Baker za opracowane obliczeniowe białek, a drugą połowę – po połowie – Demis Hassabis i John M. Jumper za przewidywanie struktury białek.
Uzasadniając przyznanie nagród zaznaczono, że Davidowi Bakerowi „udało się dokonać niemal niemożliwego wyczynu zbudowania zupełnie nowych rodzajów białek”, natomiast „Hassabis i Jumper z powodzeniem wykorzystali sztuczną inteligencję do przewidywania struktury niemal wszystkich znanych białek”.
Nagroda Nobla z chemii 2024 za białka
O roli białek we wszelkich procesach pisze oficjalna strona Nagrody Nobla. Różnorodność życia świadczy o niesamowitej zdolności białek jako narzędzi chemicznych. Kontrolują i napędzają wszystkie reakcje chemiczne, które razem stanowią podstawę życia. Białka pełnią również funkcję hormonów, substancji sygnałowych, przeciwciał i budulca różnych tkanek.
„Jedno z odkryć docenionych w tym roku, dotyczy budowy białek. Drugie dotyczy spełnienia 50-letniego marzenia: przewidywania struktur białek na podstawie ich sekwencji aminokwasowych. Oba te odkrycia otwierają ogromne możliwości” — mówił Heiner Linke, przewodniczący Komitetu Noblowskiego w dziedzinie chemii.
Białka składają się zazwyczaj z 20 różnych aminokwasów, które można opisać jako budulec życia. Komitet noblowski przypomina, że 2003 r. David Bakerowi udało się wykorzystać te bloki do zaprojektowania nowego białka, które nie przypominało żadnego innego białka. Od tego czasu jego grupa badawcza stworzyła jedno sztuczne białko po drugim, w tym białka, które można wykorzystać jako produkty farmaceutyczne, szczepionki, nanomateriały i maleńkie czujniki.
Drugie odkrycie dotyczy przewidywania struktur białek. W białkach aminokwasy są połączone ze sobą w długie łańcuchy tworzące trójwymiarową strukturę, która jest decydująca dla funkcji białka.
Od lat 70. naukowcy próbowali przewidywać struktury białek na podstawie sekwencji aminokwasów, ale było to niezwykle trudne. Jednak cztery lata temu „nastąpił oszałamiający przełom”.
W 2020 roku Demis Hassabis i John Jumper zaprezentowali model sztucznej inteligencji o nazwie AlphaFold2. Dzięki niemu byli w stanie przewidzieć strukturę praktycznie wszystkich 200 mln białek zidentyfikowanych przez naukowców. Od czasu ich przełomu AlphaFold2 był używany przez ponad dwa miliony osób ze 190 krajów. Wśród niezliczonej liczby zastosowań naukowych, naukowcy mogą teraz lepiej zrozumieć oporność na antybiotyki i tworzyć obrazy enzymów, które mogą rozkładać plastik.
Czytaj też:
Nobel w dziedzinie medycyny. „Odkrycie może sprawić, że będzie mniej chorób”
„Życie nie mogłoby istnieć bez białek. To, że możemy teraz przewidywać struktury białek i projektować własne białka, przynosi ludzkości największe korzyści” – podsumowuje Królewska Szwedzka Akademia Nauk.
Odkrycie pozwoli projektować nowe leki
Przyznanie Nagrody Nobla w dziedzinie chemii komentowali naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego w ramach Tygodnia Noblowskiego.
– Nagroda nie była zaskoczeniem. Dotyczy metod liczenia maszynowego do poznawania i projektowania struktur białek. To jest metoda wykorzystująca liczenie maszynowe, ale została umożliwiania dzięki badaniom i narzędziom znanym od stu lat. Takich struktur białek w bazie danych zostało zgromadzonych ponad 100 tys. Wieloletnia praca naukowców została wykorzystana, aby nauczyć algorytmy, aby umożliwić to, co było marzeniem od dawna – móc przewidywać struktury białek i projektować nowe – powiedziała dr Maria Górna z Wydziału Chemii UW.
Jakie to ma znaczenie dla przeciętnego człowieka?
– Białka to makrocząsteczki, które pełnią ważną rolę we wszystkich procesach życiowych przebiegających w ciele człowieka. Są enzymami, katalizatorami umożliwiającymi reakcje chemiczne, bez których nie możemy funkcjonować. Są składnikami budulcowymi wszystkich tkanek. W organizmie człowieka jest od 10 do 20 tys, białek. WIele lat badań zbudowały bazę – zaznaczył prof. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii UW.
Czytaj też:
Prof. Marek Gierlotka: Polscy pacjenci powinni mieć większy dostęp do najnowszych technologii
– Teraz jesteśmy w stanie przewidywać strukturę białek już istniejących, ale też projektować nowe białka o nowych funkcjach. A przyszłości też białka, które funkcjonują w żywych organizmach, które mają nową poprawioną funkcję. Znając strukturę białek, możemy je łatwiej projektować, a także nowe leki, nowe czynniki terapeutyczne, bardziej skuteczne – dodał.
– Znaczenie tych odkryć jest olbrzymie w kontekście inżynierii nowych białek, ale i całych układów, sztucznych organizmów działających w oparciu o sztuczne białka, aż po te zastosowania w postaci w projektowania nowych leków – podkreślił.