蛋白質又是什麼？諾貝爾化學獎獲得者解釋

諾貝爾化學獎三位科學家幫助解開了蛋白質（生命的基石）的一些持久秘密。

谷歌 DeepMind 實驗室的 Demis Hassabis 和 John Jumper 使用人工智能技術來預測生物化學家大衛·貝克成功地設計出了自然界中從未見過的全新生物。

希望這些突破能夠帶來許多進步，從發現分解污染物的酶。

這是關於諾貝爾獎背後的科學解釋。

什麼是蛋白質？

英國伯明翰大學蛋白質研究員戴維德·卡萊比羅（Davide Calebiro）告訴法新社，蛋白質是“我們體內發生的一切事情的工廠”的分子。

DNA 為每個細胞提供了藍圖。然後蛋白質利用這些信息將該細胞轉變為特定的東西，例如腦細胞或肌肉細胞。

蛋白質由20種不同的氨基酸組成。這些酸起始的順序決定了它們將扭曲和折疊成什麼樣的 3D 結構。

美國化學會主席瑪麗·卡羅爾將其工作原理與老式電話線進行了比較。

她告訴法新社：“所以你可以拉伸電話線，然後你就會得到一個一維結構。”

“然後它會彈回”3D 形狀，她補充道。

因此，如果化學家想要掌握蛋白質，他們需要了解 2D 序列如何轉變為這些 3D 結構。

“大自然已經提供了數以萬計的不同蛋白質，但有時我們希望它們做一些它們還不知道如何做的事情，”法國生物化學家索菲·薩克金-莫拉說。

人工智能做了什麼？

歷屆諾貝爾獎獲得者的工作已經證明：應該能夠查看氨基酸序列並預測它們將變成的結構。

但這並不那麼容易。化學家們奮鬥了 50 年，甚至還舉辦了一年兩次的“蛋白質奧林匹克”競賽，許多人都未能通過預測測試。

哈薩比斯和跳躍者上。他們在所有已知的信息上訓練了他們的人工智能模型 AlphaFold以及相應的結構。

當給定一個未知序列時，AlphaFold 會將其與之前的序列進行比較，逐漸在三個維度上重建謎題。

在新一代 AlphaFold2 擊敗 2020 年蛋白質奧運會後，組織者認為問題已經解決。

該模型現已預測了地球上幾乎所有已知的 2 億種蛋白質的結構。

那麼新的蛋白質呢？

美國生物化學家貝克從這一過程的另一端開始。

首先，他設計了一種自然界中從未見過的全新蛋白質結構。

然後，使用他開發了一種稱為羅塞塔的藥物，他能夠計算出它最初的氨基酸序列。

為了實現這一目標，Rosetta 搜索了所有已知的蛋白質結構，尋找與其想要構建的結構相似的短蛋白質片段。

羅塞塔隨後對它們進行了調整，並提出了一個最終可能成為結構的序列。

這一切是為了什麼？

掌握像蛋白質這樣基本而重要的小機器，在未來可能會有大量的潛在用途。

“它使我們能夠更好地了解生命是如何運作的，包括為什麼某些疾病會發生、如何發生諾貝爾獎網站說：“為什麼某些微生物可以分解塑料？”

它補充說，製造全新的蛋白質可能會產生新的納米材料、靶向藥物和疫苗，或更氣候友好的化學品。

當被要求選擇一種最喜歡的蛋白質時，貝克指出了他“在大流行期間設計的一種可以預防冠狀病毒的蛋白質”。

他通過視頻連線在諾貝爾頒獎典禮上表示：“我對一種由小設計蛋白組成的鼻噴霧劑的想法感到非常興奮，這種噴霧劑可以預防所有可能的大流行病毒。”

卡萊比羅強調了這項研究的“變革性”。

“我認為這只是一個全新時代的開始。”

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