جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۲۴ به دیوید بیکر برای طراحی پروتئین محاسباتی و نیمی دیگر به طور مشترک به دمیس حسابیس و جان ام. جامپر برای پیش‌بینی ساختار پروتئین رسید.

آکادمی سلطنتی علوم سوئد جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴ را به دیوید بیکر(David Baker)  برای طراحی پروتئین محاسباتی و نیمی دیگر را به طور مشترک به دمیس حسابیس(Demis Hassabis)  و جان ام. جامپر(John M. Jumper)  برای پیش‌بینی ساختار پروتئین اهدا کند.

22778-20241009144058259.jpg

گفتنی است که از سال ۱۹۰۱ تا سال گذشته (۲۰۲۳) مجموعا ۱۱۵ جایزه نوبل شیمی به ۱۹۲ دانشمند اهدا شده بود و مسن‌ترین و جوان‌ترین برنده نوبل شیمی به ترتیب ۹۷ و ۳۵ سال داشته‌اند که جان گودیناف ۹۷ ساله در سال ۲۰۱۹ و فردریک ژولیوت ۳۵ ساله در سال ۱۹۳۵ موفق به کسب این جایزه شدند. دو شیمیدان نیز تاکنون دو بار موفق به کسب این جایزه شده‌اند.

دیوید بیکر در سال ۲۰۰۳ موفق شد پروتئین جدیدی طراحی کند که شبیه به هیچ پروتئین دیگری نیست. این اولین قدم در کاری بود که فقط می‌توان آن را به عنوان یک پیشرفت فوق‌العاده توصیف کرد.

22778-20241009144300795.png

او همچنین کد روزتا را منتشر کرد، بنابراین یک جامعه تحقیقاتی جهانی به توسعه نرم افزار ادامه دادند و زمینه‌های کاربردی جدیدی را پیدا کردند.

گروه تحقیقاتی بیکر یکی پس از دیگری پروتئین‌های تخیلی تولید کردند، از جمله پروتئین‌هایی که می‌توان از آن ها به عنوان دارو، واکسن، نانومواد و حسگرهای کوچک استفاده کرد.

دیوید بیکر برنده جایزه نوبل شیمی امسال، اولین پروتئینی را ایجاد کرد که کاملاً با تمام پروتئین‌های شناخته شده موجود، متفاوت بود.

پروتئین  Top7 برای محققانی که روی طراحی پروتئین‌ها کار می‌کردند، یک پیچیدگی بود. کسانی که قبلاً پروتئین‌های جدیدی ایجاد کرده بودند، تنها قادر به تقلید از ساختارهای موجود بودند.

ساختار منحصر به فرد  Top7در طبیعت وجود نداشت. همچنین این پروتئین با ۹۳ اسید آمینه خود، بزرگ‌تر از هر چیزی بود که قبلاً با استفاده از طراحی‌های قبلی(de novo)  تولید شده بود.

دیگر برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴، دمیس حسابیس و جان جامپر از مدل هوش مصنوعی آلفافولد۲ (AlphaFold2) خود برای محاسبه ساختار تمام پروتئین‌های انسانی استفاده کردند. آنها همچنین ساختار تقریباً تمام ۲۰۰ میلیون پروتئینی را که محققان تاکنون هنگام نقشه‌برداری از موجودات زمین کشف کرده‌اند، پیش‌بینی کردند.

22778-20241009150017804.jpg

گوگل دیپ‌مایند(Google DeepMind)  همچنین کد آلفافولد۲ را در دسترس عموم قرار داده است و همه می‌توانند به آن دسترسی داشته باشند. این مدل هوش مصنوعی به یک معدن طلا برای محققان تبدیل شده است. تا اکتبر ۲۰۲۴، بیش از دو میلیون نفر از ۱۹۰ کشور از آلفافولد۲ استفاده کرده بودند.

دمیس حسابیس و جان جامپر برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴ با موفقیت از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی ساختار تقریباً همه پروتئین‌های شناخته شده جهان استفاده کردند.

22778-20241009154655763.jpg

محققان اکنون با آلفافولد۲ می‌توانند مقاومت آنتی بیوتیکی را بهتر درک کنند و تصاویری از آنزیم‌هایی ایجاد کنند که می‌توانند پلاستیک را تجزیه کنند.

پروتئین‌ها را می‌توان به عنوان ابزارهای شیمیایی درخشان توصیف کرد. آنها به طور کلی از ۲۰ اسید آمینه ساخته شده‌اند که می‌توانند به روش‌های بی‌پایان با هم ترکیب شوند. آمینو اسیدها با استفاده از اطلاعات ذخیره شده در DNA به عنوان یک نقشه، در سلول‌های ما به هم متصل می‌شوند تا رشته‌های طولانی را تشکیل دهند.

سپس جادوی پروتئین‌ها اتفاق می‌افتد و رشته اسیدهای آمینه در هم می‌پیچد و تا می‌شود و به یک ساختار سه بعدی متمایز و گاهی منحصر به فرد تبدیل می‌شود. این ساختار چیزی است که به پروتئین‌ها امکان عملکرد آنها را می‌دهد.

به سختی می‌توان درباره پتانسیل بلوک‌های سازنده شیمیایی حیات یعنی این ۲۰ اسید آمینه اغراق نکرد. جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴ در مورد درک و تسلط بر آنها در سطح کاملاً جدیدی است.