„Oba wyróżnione przez Komitet Noblowski osiągnięcia zrewolucjonizowały naukę o białkach. Znacząco ułatwiły prace współczesnej biotechnologii i farmacji, w których wykorzystuje się białka jako cele molekularne, nanosensory czy też nanomaszyny” - zapraszamy do przeczytania komentarza prof. dr. hab. Krzysztofa Liberka z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed.

- Nagroda Nobla z Chemii w 2024 r. została podzielona na dwie równe części i przyznana Davidowi Bakerowi z Uniwersytetu Stanu Waszyngton za projektowanie i otrzymywanie niewystępujących w przyrodzie białek o założonych właściwościach oraz Demisowi Hassabisowi i Johnowi Jumperowi z firmy Google DeepMind za przewidywanie struktur białek.

Tegoroczna nagroda została przyznana za prace w dziedzinie nauki zajmującej się białkami, nazywanej po angielsku protein science. Białka są syntezowane w komórkach w postaci liniowego ciągu aminokwasów, natomiast, aby były aktywne, muszą przyjąć właściwą strukturę trójwymiarową. Wiemy, że trójwymiarowa struktura białek jest zdeterminowana przez rodzaj i kolejność tworzących je aminokwasów. Jak dotąd nie potrafiono jednak skutecznie przełożyć informacji o rodzaju i kolejności tworzących białko aminokwasów na kształt zwiniętego białka. Poznanie struktury białek wymagało zastosowania pracochłonnych i czasochłonnych metod eksperymentalnych, takich jak rentgenografia strukturalna, kriomikroskopia elektronowa czy też spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego.

Demis Hassabis i John Jumper stworzyli program AlphaFold2, który, wykorzystując sztuczną inteligencję, przewiduje trójwymiarową strukturę białek na podstawie ich sekwencji aminokwasowej. AlphaFold2 ze znacząco większym prawdopodobieństwem od dotychczas istniejących programów komputerowych przewiduje strukturę białek. Baza przewidzianych przez ten program struktur zawiera około 200 mln białek. Co istotne, struktury te są dostępne dla naukowców oraz firm komercyjnych. Znajomość trójwymiarowych struktur białek jest podstawą do zrozumienia ich funkcji i ma ogromne znaczenie dla współczesnej biotechnologii i medycyny, m.in. przy projektowaniu nowych leków.

Podkreślić należy, że istotność stworzonego przez Demisa Hassabisa i Johna Jumpera AlphaFold2 jako uniwersalnego narzędzia o szerokim zastosowaniu we współczesnych naukach o życiu została doceniona przez Komitet Noblowski już trzy lata po stworzeniu i opublikowaniu w czasopiśmie „Nature” podstaw działania tego programu.

David Baker, laureat drugiej części nagrody, czekał na to wyróżnienie 20 lat. Jako pierwszy, w 2003 r., stworzył niewystępujące w przyrodzie białko o zaprojektowanych przez siebie właściwościach i trójwymiarowej strukturze. Zastosowane przez Bakera podejście eksperymentalne, wykorzystujące metody obliczeniowe do analizy struktur i dróg fałdowania białek, umożliwia projektowanie, a następnie otrzymanie białek w wyniku ich ekspresji w organizmach żywych. Stosując takie podejście, zespół Bakera otrzymał szereg białek o założonych, pożądanych właściwościach. Takie białka znajdują zastosowanie np. jako nanoczujniki wykrywające zmiany w środowisku, składniki szczepionek czy nanomateriały o pożądanych właściwościach.

Oba wyróżnione przez Komitet Noblowski osiągnięcia zrewolucjonizowały naukę o białkach. Znacząco ułatwiły prace współczesnej biotechnologii i farmacji, w których wykorzystuje się białka jako cele molekularne, nanosensory czy też nanomaszyny.