蛋白质又是什么？诺贝尔化学奖获得者解释

诺贝尔化学奖三位科学家帮助解开了蛋白质（生命的基石）的一些持久秘密。

谷歌 DeepMind 实验室的 Demis Hassabis 和 John Jumper 使用人工智能技术来预测生物化学家大卫·贝克成功地设计出了自然界中从未见过的全新生物。

希望这些突破能够带来许多进步，从发现分解污染物的酶。

这是有关诺贝尔奖背后科学的解释。

什么是蛋白质？

英国伯明翰大学蛋白质研究员戴维德·卡莱比罗（Davide Calebiro）告诉法新社，蛋白质是“我们体内发生的一切事情的工厂”的分子。

DNA 为每个细胞提供了蓝图。然后蛋白质利用这些信息将该细胞转化为特定的东西，例如脑细胞或肌肉细胞。

蛋白质由20种不同的氨基酸组成。这些酸起始的顺序决定了它们将扭曲和折叠成什么样的 3D 结构。

美国化学会主席玛丽·卡罗尔将其工作原理与老式电话线进行了比较。

她告诉法新社：“所以你可以拉伸电话线，然后你就会得到一个一维结构。”

“然后它会弹回”3D 形状，她补充道。

因此，如果化学家想要掌握蛋白质，他们需要了解 2D 序列如何转变为这些 3D 结构。

“大自然已经提供了数以万计的不同蛋白质，但有时我们希望它们做一些它们还不知道如何做的事情，”法国生物化学家索菲·萨克金-莫拉说。

人工智能做了什么？

历届诺贝尔奖获得者的工作已经证明：应该能够查看氨基酸序列并预测它们将变成的结构。

但这并不那么容易。化学家奋斗了50年？甚至还举办了一年两次的“蛋白质奥林匹克”竞赛，许多人都未能通过预测测试。

哈萨比斯和跳跃者上。他们在所有已知的信息上训练了他们的人工智能模型 AlphaFold以及相应的结构。

当给定一个未知序列时，AlphaFold 会将其与之前的序列进行比较，逐渐在三个维度上重建谜题。

在新一代 AlphaFold2 击败 2020 年蛋白质奥运会后，组织者认为问题已经解决。

该模型现已预测了地球上几乎所有已知的 2 亿种蛋白质的结构。

那么新的蛋白质呢？

美国生物化学家贝克从这一过程的另一端开始。

首先，他设计了一种自然界中从未见过的全新蛋白质结构。

然后，使用他开发了一种称为罗塞塔的药物，他能够计算出它最初的氨基酸序列。

为了实现这一目标，Rosetta 搜索了所有已知的蛋白质结构，寻找与其想要构建的结构相似的短蛋白质片段。

罗塞塔随后对它们进行了调整，并提出了一个最终可能成为结构的序列。

这一切是为了什么？

掌握像蛋白质这样基本而重要的小机器，在未来可能会有大量的潜在用途。

“它使我们能够更好地了解生命是如何运作的，包括为什么某些疾病会发生、如何发生诺贝尔奖网站说：“为什么某些微生物可以分解塑料？”

它补充说，制造全新的蛋白质可能会产生新的纳米材料、靶向药物和疫苗，或更气候友好的化学品。

当被要求选择一种最喜欢的蛋白质时，贝克指出了他“在大流行期间设计的一种可以预防冠状病毒的蛋白质”。

他通过视频连线在诺贝尔颁奖典礼上表示：“我对一种由小设计蛋白组成的鼻喷雾剂的想法感到非常兴奋，这种喷雾剂可以预防所有可能的大流行病毒。”

卡莱比罗强调了这项研究的“变革性”。

“我认为这只是一个全新时代的开始。”

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