Számítógépes fehérjetervezésért és fehérje-térszerkezetek előrejelzéséért ítélték oda a 2024-es kémiai Nobel-díjat
Három kutatónak ítélték a 2024-es kémiai Nobel-díjat fehérjék szerkezetének előrejelzéséért és számítógépes fehérjetervezéséért – jelentették be szerdán Stockholmban a Svéd Királyi Akadémián.
David Baker, Demis Hassabis és John Jumper Fotó: Niklas Elmehed © Nobel Prize OutreachA Nobel-bizottság indoklása szerint a 2024-es kémiai Nobel-díj fókuszában a fehérjék, az élet zseniális kémiai építőanyagai állnak. David Bakernek sikerült a szinte lehetetlen bravúr: teljesen új típusú fehérjéket épített fel. Demis Hassabis és John Jumper pedig olyan mesterségesintelligencia-modellt fejlesztett ki, amely egy 50 éves problémára, a fehérjék összetett térszerkezetének előrejelzésére nyújtott megoldást. Ezek a felfedezések óriási lehetőségeket rejtenek magukban – hangsúlyozta a Svéd Királyi Tudományos Akadémia.
Feltörték a fehérjék csodálatos térszerkezetének kódját
Az élet sokszínűsége a bizonyíték rá, hogy a fehérjék kémiai eszközként elképesztő dolgokra képesek. A fehérjék irányítják és vezérlik az összes kémiai reakciót, amelyek együtt az élet alapját képezik, miközben hormonként, jelzőanyagként, ellenanyagként és különböző szövetek építőköveiként is funkcionálnak. A földi élet nem létezhetne tehát fehérjék nélkül, az emberiség számára pedig az egyik legnagyobb tudományos előrelépést jelenti, hogy képes megjósolni a fehérje-térszerkezeteket és akár új fehérjéket tervezni.
Bkteriális enzim, ami antibiotikum-rezisztenciát okoz. Az ilyen térszerkezetek tanulmányozása rendkívül fontos az antibiotikum-rezisztencia elleni harcban. Fotó: Terezia Kovalova / The Royal Swedish Academy of Sciences„Az egyik felfedezés, amit idén díjjal ismertünk el, a látványos fehérjék felépítése. A másik egy 50 éves álom beteljesüléséről szól: fehérje-térszerkezeteket lehet megjósolni aminosav-szekvenciáikból. Mindkét felfedezés hatalmas lehetőségeket nyit meg” – mondta Heiner Linke, a kémiai Nobel-bizottság elnöke.
„Az élet építőkövei”
A fehérjék húsz különféle aminosavból állnak, amelyeket az élet építőköveiként tartanak számon. David Bakernek, a seattle-i Washingtoni Egyetem biokémikusának 2003-ban sikerült ezeket a blokkokat felhasználva egy teljesen új fehérjét megterveznie, amelyhez hasonlót korábban nem ismert a tudomány. Baker kutatócsoportja azóta speciálisan megtervezett, kreatív módokon felhasználható egyedi fehérjék sorát alkotta meg, melyek gyógyszerként, vakcinaként, nanotechnológiás anyagként vagy éppen apró szenzorként is használhatók.
„Napjaink egyik kurrens kutatási területe a fehérjekutatás. Ezt egyebek mellett az is mutatja, hogy az elmúlt években a kémiai Nobel-díjakat olyan kutatóknak ítélték oda, akik a fehérjekutatásban értek el kimagasló eredményeket. Magyarországon is szép számmal foglalkoznak e témával orvosok, biológusok és kémikusok egyaránt” – mondta az mta.hu-nak Perczel András akadémikus, az MTA Kémiai Tudományok Osztályának elnöke. A magyar kutatók eredményeinek egyik leglátványosabb szintézise az a Perczel András és Buday László akadémikusok, valamint Nyitray László, az MTA doktora által szerkesztett, Ezerarcú fehérjék című könyv, amelynek a közeljövőben jelenik meg az angol kiadása.
A fehérje-térszerkezetek előrejelzése Hassabis és Jumper úttörő felfedezésének köszönhető. A fehérjékben az aminosavak hosszú szálakká kapcsolódnak, amelyek összehajtogatva háromdimenziós térszerkezetet alkotnak. Az így előálló struktúra meghatározó a fehérje működése szempontjából. A kutatók az 1970-es évek vége óta próbálkoztak a fehérje-térszerkezeteket aminosav-szekvenciák alapján megjósolni, de csekély sikerrel. Négy évvel ezelőtt azonban lenyűgöző áttörés történt, a Google DeepMind két londoni kutatójának köszönhetően.
Demis Hassabis és John Jumper 2020-ban mutatta be az AlphaFold2 nevű, mesterséges intelligenciával működő modellt, amelynek segítségével meg tudták jósolni gyakorlatilag a kutatók által addig azonosított összes, hozzávetőlegesen 200 millió fehérje szerkezetét. Az AlphaFold2 MI-modelljét azóta már több mint 2 millióan használják 190 országban. A modell számtalan tudományos célra alkalmazható, segítségével például a kutatók jobban megérthetik az antibiotikum-rezisztenciát, vagy képeket készíthetnek műanyagot lebontó enzimekről.
A kémiai Nobel-díj egyike az Alfred Bernhard Nobel svéd kémikus által alapított öt Nobel-díjnak (a fizikai, fiziológiai és orvostudományi, irodalmi, illetve béke-Nobel-díj mellett). A kémiai Nobel-díjat 1901 óta ítéli oda a Svéd Királyi Tudományos Akadémia a kémia tudományág területén kimagasló eredményt elért kutatóknak. 1901 és 2024 között 192-en kapták meg a legnagyobb presztízsű tudományos díjat, 186 férfi és 8 nő, miközben volt olyan év, hogy nem osztották ki a díjat.
Alfred Nobel számára egyértelműen a kémia volt a legfontosabb tudományág, hiszen vegyipari fejlesztéseiből szerezte azt a vagyonát, amelyet végrendeletében a díjak fedezetére fordított. A róla elnevezett díj alapítója a fizika után (amelyet a kor közvélekedése a természettudományok csúcsának tartott) közvetlenül a kémiát említette alapító okiratnak is tekinthető végrendeletében. A legfiatalabb díjazott a 35 éves Frédéric Joliot-Curie (Marie Curie veje), a legidősebb (97 éves) pedig a 2019-ben kitüntetett John B. Goodenough volt, ő egyúttal az összes kategória legidősebb díjazottja.
A tudományos díjak után csütörtökön az irodalmi Nobel-díjat, pénteken a Nobel-békedíjat, jövő héten hétfőn pedig a svéd jegybank által alapított közgazdasági Nobel-emlékdíjat elnyerők nevét hozzák nyilvánosságra.
A díjakat, amelyek mellé 11 millió svéd korona (körülbelül 391 millió forint) jár, a hagyományoknak megfelelően december 10-én, Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.
A Svéd Királyi Akadémia sajtóközleménye angolul ide kattintva olvasható.
