10月9日,瑞典皇家科学院揭晓了2024年诺贝尔化学奖的归属。美国华盛顿大学科学家戴维·贝克因在蛋白质规划方面的奉献,荣获该奖项一半的奖金;另一半奖金则由谷歌“深度思想”公司创始人、英国科学家德米斯·哈萨比斯和该公司美国科学家约翰·江珀同享,以赞誉他们在蛋白质结构猜测方面的成果。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出,本年的诺贝尔化学奖好像“双花并蒂”,他们一方面用核算软件构建出全新蛋白质结构,另一方面则依据氨基酸序列开宣布名叫“阿尔法折叠2”的人工智能(AI)模型,完成对蛋白质杂乱结构的猜测。这两项科学打破携手拓荒出巨大的九天性。
2024年诺贝尔化学奖“花落”蛋白质,是由于蛋白质对生命至关重要。没有蛋白质,生命就不九天存在。
蛋白质好像生命体内的“能工巧匠”,以其一起的化学才能,织造出生命的多样性与杂乱性。它们掌控并驱动生命体内一切的化学反响,这些反响一起构筑了生命的宏伟蓝图。一起,蛋白质可谓“千面女郎”,扮演着激素、信号物质、抗体以及身体安排构建者等多种人物。
蛋白质一般由20种不同的氨基酸组成,这些氨基酸好像组成生命的“积木”。2003年,贝克使用氨基酸“积木”,成功创造出一种史无前例的新蛋白质,敞开了构建蛋白质的大门。构建全新蛋白质,被称为“从头规划”。而贝克团队构建氨基酸“积木”的功臣,是他们开发的名为Rosetta的核算软件。他们第一步制作了一种全新结构的方针蛋白质,然后从已知结构的蛋白质数据库中寻觅与方针结构类似的短蛋白质片段;随后,Rosetta使用蛋白质能量图的基本知识,优化这些片段,给出了终究的氨基酸序列。
尔后,贝克研讨小组不断发挥构思,创造出一系列赋有想象力的蛋白质。这些蛋白质正在药物、疫苗、纳米资料和微型传感器等多个范畴“大展拳脚”。
为猜测蛋白质结构,贝克团队2021年开宣布“Rosetta折叠”模型,并被《科学》杂志评为2021年年度打破。2023年,依据“Rosetta折叠”的深度学习模型“RFdiffusion”面世。该模型能测验具有不同结构元素的规划组合,并从头开始发生蛋白质。该模型还能履行不同的使命,规划氨基酸、寡聚体(多亚基聚体)、有医治或工业使用远景的杂乱结构。
在蛋白质的国际里,氨基酸以长链的方式相连,折叠成杂乱的三维结构,赋予蛋白质重要功用。
自20世纪70年代以来,科学家一向致力于依据氨基酸序列猜测蛋白质结构,但这是一项极端艰巨的使命。由于有些氨基酸和其他氨基酸相互作用,有些氨基酸则具有疏水性。并且氨基酸链形成了杂乱的形状,使精精确认蛋白质结构难上加难。
AI模型“阿尔法折叠2”的横空出世,为处理这一萦绕在科学家心头50年的难题带来起色。
2020年,哈萨比斯和江珀研制出“阿尔法折叠2”。在该模型的协助下,科学家们已能猜测2亿多种蛋白质的结构。
自面世以来,“阿尔法折叠2”得到190个国家和地区200多万研讨人员的使用。有了这一模型,研讨人员可以更深化地研讨抗生素的耐药性,并规划出能分化塑料的酶。
本年5月,“深度思想”推出了“阿尔法折叠3”模型,用来协助科学家更精确地针对疾病机制开发更有用药物。“阿尔法折叠3”可以更精确猜测不同大分子之间复合物的结构,以及大分子、小分子和离子之间的相互作用。
可以猜测蛋白质结构并规划全新蛋白质,是科学赐予人类最夸姣的礼物之一。(记者 刘 霞)
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