蛋白質又是什麼？諾貝爾化學獎得主解釋

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。

Google DeepMind 實驗室的 Demis Hassabis 和 John Jumper 使用人工智慧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。

希望這些突破能帶來許多進步，從發現分解污染物的酵素。

這是有關諾貝爾獎背後科學的解釋。

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資訊將該細胞轉化為特定的東西，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。

人工智慧做了什麼？

歷屆諾貝爾獎得主的工作已證明：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。化學家奮鬥了50年？

哈薩比斯和跳躍者上。他們在所有已知的資訊上訓練了他們的人工智慧模型 AlphaFold以及相應的結構。

當給定一個未知序列時，AlphaFold 會將其與先前的序列進行比較，並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，主辦單位認為問題已經解決。

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過程的另一端開始。

首先，他設計了一個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 搜尋了所有已知的蛋白質結構，尋找與其想要建造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，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膠？”

它補充說，製造全新的蛋白質可能會產生新的奈米材料、標靶藥物和疫苗，或更氣候友善的化學物質。

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」。

他透過視訊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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