Αναγνώριση της Αφαλαίας: Νόμπελ Χημείας 2024 στον AlphaFold2για την πρόβλεψη πρωτεϊνικών δομών

Το Νόμπελ Χημείας του 2024 απονεμήθηκε στον David Baker «για τον υπολογιστικό σχεδιασμό πρωτεϊνών» και στους Demis Hassabis και John M. Jumper «για την πρόβλεψη της δομής των πρωτεϊνών». Πρόκειται για το δεύτερο βραβείο της χρονιάς που αφορά την Τεχνητή Νοημοσύνη.

Το κοινό σημείο των βραβείων Νόμπελ Χημείας είναι οι πρωτεΐνες, τα «ευφυή χημικά εργαλεία της ζωής». Στην περίπτωση του Baker, η επιτροπή αναγνωρίζει το έργο του στην «οικοδόμηση» νέων γενεών πρωτεϊνών. Οι Hassabis και Jumper, από την πλευρά τους, ανέπτυξαν ένα AI μοντέλο ικανό να προβλέπει τις πολύπλοκες δομές που θα μπορούσαν να υιοθετήσουν αυτές οι αλυσίδες αμινοξέων, οι οποίες είναι τόσο σημαντικές για τη ζωή.

Η ποικιλομορφία της ζωής μαρτυρά την εκπληκτική ικανότητα των πρωτεϊνών ως χημικών εργαλείων. Ελέγχουν και καθοδηγούν όλες τις χημικές αντιδράσεις που από κοινού αποτελούν τη βάση της ζωής. Οι πρωτεΐνες λειτουργούν επίσης ως ορμόνες, ουσίες σήμανσης, αντισώματα και δομικά στοιχεία διαφόρων ιστών.

«Μία από τις ανακαλύψεις που αναγνωρίζονται φέτος αφορά την κατασκευή θεαματικών πρωτεϊνών. Η άλλη αφορά την εκπλήρωση ενός ονείρου 50 ετών: την πρόβλεψη των δομών των πρωτεϊνών από τις αλληλουχίες των αμινοξέων τους. Και οι δύο αυτές ανακαλύψεις ανοίγουν τεράστιες δυνατότητες», δήλωσε ο Heiner Linke, πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Χημείας.

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται γενικά από 20 διαφορετικά αμινοξέα, τα οποία μπορούν να περιγραφούν ως τα δομικά στοιχεία της ζωής. Το 2003, ο David Baker κατάφερε να χρησιμοποιήσει αυτά τα δομικά στοιχεία για να σχεδιάσει μια νέα πρωτεΐνη που δεν έμοιαζε με καμία άλλη. Έκτοτε, η ερευνητική του ομάδα έχει δημιουργήσει τη μία ευφάνταστη πρωτεϊνική δημιουργία μετά την άλλη, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φαρμακευτικά προϊόντα, εμβόλια, νανοϋλικά και μικροσκοπικοί αισθητήρες.

Η δεύτερη ανακάλυψη αφορά την πρόβλεψη των πρωτεϊνικών δομών. Στις πρωτεΐνες, τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους σε μακριές χορδές που αναδιπλώνονται για να δημιουργήσουν μια τρισδιάστατη δομή, η οποία είναι καθοριστική για τη λειτουργία της πρωτεΐνης. Από τη δεκαετία του 1970, οι ερευνητές είχαν προσπαθήσει να προβλέψουν τις πρωτεϊνικές δομές από τις αλληλουχίες των αμινοξέων, αλλά αυτό ήταν εξαιρετικά δύσκολο. Ωστόσο, πριν από τέσσερα χρόνια, καταγράφηκε μια εντυπωσιακή ανακάλυψη.

Το 2020, ο Demis Hassabis και ο John Jumper παρουσίασαν ένα μοντέλο Τεχνητής Νοημοσύνης με την ονομασία AlphaFold2. Με τη βοήθειά του, κατάφεραν να προβλέψουν τη δομή σχεδόν όλων των 200 εκατομμυρίων πρωτεϊνών που έχουν εντοπίσει οι ερευνητές. Από την ανακάλυψη τους, το AlphaFold2 έχει χρησιμοποιηθεί από περισσότερους από δύο εκατομμύρια ανθρώπους σε 190 χώρες. Ανάμεσα σε μια πληθώρα επιστημονικών εφαρμογών, οι ερευνητές μπορούν πλέον να κατανοήσουν καλύτερα την αντίσταση στα αντιβιοτικά και να δημιουργήσουν εικόνες ενζύμων που μπορούν να αποσυνθέσουν το πλαστικό.

Η ζωή δεν θα μπορούσε να υπάρξει χωρίς πρωτεΐνες. Το γεγονός ότι μπορούμε πλέον να προβλέψουμε τις δομές των πρωτεϊνών και να σχεδιάσουμε τις δικές μας πρωτεΐνες προσδίδει το μεγαλύτερο όφελος στην ανθρωπότητα.