The diversity of life testifies to proteins’ amazing capacity as chemical tools. They control and drive all the chemical reactions that together are the basis of life. Proteins also function as hormones, signal substances, antibodies and the building blocks of different tissues.
“One of the discoveries being recognised this year concerns the construction of spectacular proteins. The other is about fulfilling a 50-year-old dream: predicting protein structures from their amino acid sequences. Both of these discoveries open up vast possibilities,” says Heiner Linke, Chair of the Nobel Committee for Chemistry.
Proteins generally consist of 20 different amino acids, which can be described as life’s building blocks. In 2003, David Baker succeeded in using these blocks to design a new protein that was unlike any other protein. Since then, his research group has produced one imaginative protein creation after another, including proteins that can be used as pharmaceuticals, vaccines, nanomaterials and tiny sensors.
The second discovery concerns the prediction of protein structures. In proteins, amino acids are linked together in long strings that fold up to make a three-dimensional structure, which is decisive for the protein’s function. Since the 1970s, researchers had tried to predict protein structures from amino acid sequences, but this was notoriously difficult. However, four years ago, there was a stunning breakthrough.
In 2020, Demis Hassabis and John Jumper presented an AI model called AlphaFold2. With its help, they have been able to predict the structure of virtually all the 200 million proteins that researchers have identified. Since their breakthrough, AlphaFold2 has been used by more than two million people from 190 countries. Among a myriad of scientific applications, researchers can now better understand antibiotic resistance and create images of enzymes that can decompose plastic.
Life could not exist without proteins. That we can now predict protein structures and design our own proteins confers the greatest benefit to humankind.
DAVID BAKER，1962年生于美国华盛顿州西雅图。1989年美国加州大学伯克利分校博士。美国华盛顿州西雅图市华盛顿大学教授。
DEMIS HASSABIS, 1976年生于英国伦敦。2009年英国伦敦大学学院博士学位。谷歌DeepMind首席执行官，英国伦敦。
JOHN M. JUMPER, 1985年出生于美国阿肯色州小石城。2017年美国芝加哥大学博士。谷歌DeepMind高级研究科学家，英国伦敦。
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