حصل ديفيد بيكر وديميس هاسابيس وجون جامبر على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 لأبحاثهم في التنبؤ ببنية البروتينات وتصميم بروتينات جديدة
لجنة جائزة نوبل تعلن عن الفائزين بجائزة الكيمياء في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في ستوكهولم
حصل ديفيد بيكر وديميس هاسابيس وجون جامبر على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 لعملهم في فهم بنية البروتينات، التي تلعب أدوارًا حيوية في جميع الكائنات الحية. طور هاسابيس وجامبر من Google DeepMind ذكاءً اصطناعيًا يتنبأ ببنية البروتينات. تم تكريم بيكر، من جامعة واشنطن في سياتل، لعمله في تصميم بروتينات جديدة.
البروتينات هي الجزيئات التي تجعل الحياة تحدث. تتكون جميع الآلات الرئيسية للحياة من البروتينات، من العضلات التي تزودنا بالطاقة والجزيئات التي تقرأ وتنسخ الحمض النووي إلى الأجسام المضادة التي تحمينا من العدوى.
وقال هاينر لينكه، رئيس لجنة نوبل للكيمياء، في مؤتمر صحفي: "لفهم الحياة، تحتاج أولاً إلى فهم شكل البروتينات".
تتكون جميع البروتينات من سلاسل من الأحماض الأمينية، وهناك حوالي 20 نوعًا مختلفًا من هذه المركبات. يتم تحديد شكل البروتينات من خلال تسلسل الأحماض الأمينية، ولكن الطريقة التي تطوى بها السلاسل معقدة للغاية بحيث يكون التنبؤ ببنية البروتين من تسلسله أمرًا صعبًا للغاية.
وقال لينكه: "لعدة عقود، كان هذا يُعتبر مستحيلًا".
طورت العديد من الفرق طرقًا حسابية مختلفة للتنبؤ بهياكل البروتين، لكن دقتها كانت منخفضة. ثم طور هاسابيس وجامبر الذكاء الاصطناعي المسمى AlphaFold.
كان الإصدار الأول من AlphaFold، الذي تم الكشف عنه في عام 2018، بمثابة تحسين على الطرق الأخرى. وكان الإصدار الثاني، الذي تم إصداره في عام 2020، قفزة هائلة إلى الأمام، حيث تنبأ بثلثي هياكل البروتين بدقة تزيد عن 90 في المائة.
بحلول عام 2022، تم استخدام AlphaFold للتنبؤ ببنية جميع البروتينات المعروفة تقريبًا، مع إتاحة النتائج مجانًا.
قال يوهان أكفيست، عضو لجنة نوبل للكيمياء: "لقد كان اختراقًا هائلاً". "هذا مورد رائع للبحوث الكيميائية والبيولوجية".
يعمل بيكر منذ فترة طويلة على المشكلة المعاكسة، وهي تصميم بروتين ببنية مرغوبة. الاحتمالات هنا لا حصر لها - يمكن استخدام البروتينات الجديدة للقيام بأي شيء تقريبًا، من علاج الأمراض إلى إنشاء آلات نانوية معقدة.
قال أكفيست: "فتح ديفيد بيكر عالمًا جديدًا تمامًا من البروتينات لم نره من قبل. إنه تطور مذهل".
ابتكر بيكر برنامجًا يسمى Rosetta للقيام بذلك، وهو متاح مجانًا أيضًا. أظهر هو وفريقه لأول مرة أن Rosetta نجح في عام 2003، عندما صمموا بروتينًا، وصنعوه ثم استخدموا تقنية تسمى علم البلورات بالأشعة السينية لإظهار أنه يتمتع بالبنية المصممة.
في حين وصف أكفيست هذا العمل الذي تم إنجازه في عام 2003 بأنه "الاختراق الكبير"، إلا أن البروتين الذي تم إنشاؤه كان صغيرًا وبسيطًا ولم يفعل أي شيء.
وصف بيكر العملية بأنها أكثر تدريجية. وقال: "لقد حدث ذلك بالفعل على مدار سنوات عديدة. على مدار السنوات العشرين الماضية، تمكنا من تصميم بروتينات ذات وظائف أكثر تعقيدًا وقوة".
وقال بيكر: "مع تحسننا في ذلك، أصبح نطاق التطبيقات أكثر إثارة للاهتمام". "لقد كان هذا انفتاحًا هائلاً على الاحتمالات، لأن البروتينات في الطبيعة تقوم بالعديد من الأشياء المختلفة. إنها تتوسط جميع العمليات في أجسامنا وفي جميع الكائنات الحية".
كما أشاد بيكر بزملاءه: "لقد وقفت على أكتاف عمالقة. لقد كان لدي طوال حياتي مهنية زملاء رائعين للغاية للعمل معهم".
لقد جاءت الجائزة بمثابة مفاجأة، على الرغم من التكهنات بأنه قد يحصل عليها، كما قال. "لقد تبين أنه يوم فريد ومميز".
جائزة الكيمياء هي جائزة نوبل الثالثة التي تُمنح حتى الآن هذا العام. في الثامن من أكتوبر/تشرين الأول، مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2024 لجون هوبفيلد وجيفري هينتون عن عملهما في مجال الشبكات العصبية الاصطناعية. وفي السابع من أكتوبر/تشرين الأول، مُنحت جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لعام 2024 إلى فيكتور أمبروس وجاري روفكون عن اكتشافهما أن قطعًا صغيرة من الحمض النووي الريبي تسمى microRNAs تلعب دورًا رئيسيًا في التحكم في الجينات.
في العام الماضي، ذهبت جائزة نوبل في الكيمياء إلى ثلاثة من مطوري النقاط الكمومية - وهي جسيمات صغيرة جدًا لدرجة أن خصائصها الكهربائية والبصرية تتأثر بالفيزياء الكمومية.
المصدر: