瑞典皇家科学院决定将2024年诺贝尔化学奖的一半授予大卫·贝克(David Baker),以表彰他在“计算蛋白质设计”方面的贡献,并将另一半授予戴密斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰·M·詹伯(John M. Jumper),以表彰他们在“蛋白质结构预测”方面的贡献。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出,今年的诺贝尔化学奖如同“双花并蒂”!他们一方面构建出全新蛋白质结构;另一方面则基于氨基酸序列实现蛋白质结构预测。这两项科学突破,携手开辟出巨大的可能性!
全新蛋白质的奇妙构建
2024年诺贝尔化学奖“花落”蛋白质,是因为蛋白质对生命至关重要。没有蛋白质,生命就不可能存在。
蛋白质如同生命体内的“能工巧匠”,以其独特的化学能力,编织出生命的多样性与复杂性。它们掌控并驱动生命体内所有的化学反应,这些反应共同构筑了生命的宏伟蓝图。同时,蛋白质可谓“千面女郎”,扮演着激素、信号物质、抗体以及身体组织构建者等多种角色。
蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成,这些氨基酸如同组成生命的“积木”。2003年,贝克利用“积木”,成功创造出一种前所未有的新蛋白质,开启了构建全新蛋白质的大门。
此后,贝克的研究小组不断发挥创意,创造出一系列富有想象力的蛋白质。这些蛋白质正在药物、疫苗、纳米材料和微型传感器等多个领域“大展拳脚”。
精准预测蛋白质结构
在蛋白质的世界里,氨基酸以长链的形式相连,折叠成复杂的三维结构,这些结构对蛋白质的功能至关重要。
自20世纪70年代以来,科学家一直致力于根据氨基酸序列预测蛋白质结构,但这是一项极其艰巨的任务。因为有些氨基酸和其他氨基酸相互吸引、相互作用;有些氨基酸则具有疏水性。而且氨基酸链形成了复杂的形状,使精准确定蛋白质结构难上加难。