Νομπέλ Χημείας 2023: Επιτεύγματα στην πρόβλεψη και σχεδίαση πρωτεϊνών μέσω υπολογιστών

Νομπέλ Χημείας 2023: Επιτεύγματα στην πρόβλεψη και σχεδίαση πρωτεϊνών μέσω υπολογιστών

Δύο σημαντικά επιτεύγματα επιβραβεύει το Νομπέλ Χημείας που ανακοινώθηκε σήμερα, με τους τρεις βραβευθέντες επιστήμονες να είναι πρωτοπόροι στον τομέα. Ο Ντέιβιντ Μπέικερ, 62 ετών, από το Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον στο Σιάτλ των ΗΠΑ, λαμβάνει το μισό βραβείο για τον σχεδιασμό πρωτεϊνών με τη βοήθεια υπολογιστών. Το υπόλοιπο μισό βραβείο μοιράζεται εξίσου μεταξύ του 48χρονου Ντέμις Χασάμπις και του 39χρονου Τζον Τζάμπερ, οι οποίοι εργάζονται στην εταιρεία Google DeepMind στο Λονδίνο και επιβραβεύονται για την πρόβλεψη της δομής των πρωτεϊνών.

Η σημασία των πρωτεϊνών στη ζωή είναι αναμφισβήτητη, καθώς αποτελούν τα μόρια που «χτίζουν» κάθε κύτταρο και εμπλέκονται σε όλες τις ζωτικές διαδικασίες. Για να επιτελέσουν σωστά τον ρόλο τους, οι πρωτεΐνες απαιτούν μια συγκεκριμένη δομή. Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ δομής και λειτουργίας των πρωτεϊνών είναι ζωτικής σημασίας και, μολονότι οι επιστήμονες γνωρίζουν την ανάγκη αυτή εδώ και μισό αιώνα, η πρόβλεψη της δομής μιας πρωτεΐνης παρέμενε μια εξαιρετικά δύσκολη πρόκληση.

Ο Μπέικερ ακολούθησε μια ανα逆 πορεία: το 2003 σχεδίασε τρισδιάστατα τη δομή μιας πρωτεΐνης μέσω υπολογιστή για να υπολογίσει την αλληλουχία των αμινοξέων που την αποτελούσε. Έτσι, «ξεδίπλωσε» την πρωτεΐνη και δημιούργησε μια νέα πρωτεΐνη η οποία δεν υπήρχε στη φύση. Το πρόγραμμα που ανέπτυξε ο Μπέικερ για τη διαδικασία αυτή ονομάζεται Rosseta και έχει οδηγήσει στη δημιουργία μιας σειράς «φανταστικών» πρωτεϊνών που διαθέτουν πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων εμβολίων και φαρμάκων.

Μέχρι το 2020, η διαδικασία πρόβλεψης της δομής μιας πρωτεΐνης ήταν χρονοβόρα και οι ακρίβειές της έφταναν μόλις το 30%. Ο Χασάμπις και ο Τζάμπερ παρουσίασαν το μοντέλο Τεχνητής Νοημοσύνης AlphaFold2, το οποίο, όπως αναφέρεται στην ανακοίνωση του βραβείου, τους επέτρεψε να προβλέψουν την δομή όλων των 200 εκατομμυρίων πρωτεϊνών που είχαν ήδη εντοπιστεί από ερευνητές. Οι πραγματικές επιπτώσεις αυτού του επιτεύγματος είναι τεράστιες, καθώς το AlphaFold2 έχει χρησιμοποιηθεί από πάνω από 2 εκατομμύρια επιστήμονες σε 190 χώρες, προσφέροντας πολύτιρα δεδομένα για τις έρευνές τους.

Αξιοσημείωτο είναι ότι οι ερευνητές τώρα μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα την ανθεκτικότητα των μικροοργανισμών στα αντιβιοτικά και τη δυνατότητα δημιουργίας ενζύμων που αποικοδομούν το πλαστικό. Η φετινή απονομή του Νομπέλ Χημείας είναι μια συνέχεια της προηγούμενης ερευνητικής προσπάθειας που επικεντρώνεται στην αξιοποίηση της Τεχνητής Νοημοσύνης για την επίλυση κρίσιμων επιστημονικών θεμάτων.

Πηγή: tovima.gr