Лауреатами Нобелевской премии по химии 2024 года стали Дэвид Бейкер за "компьютерный дизайн белков", Демис Хассабис и Джон Джампер "за предсказание структуры белка".

Нобелевская премия по химии присуждается ежегодно с 1901 года, и лишь восемь раз этого не происходило: в 1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 и 1942 годах. Первым лауреатом в 1901 году стал Якоб Вант-Гофф.

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2024 года стали Дэвид Бейкер из Медицинского института Говарда Хьюза – за "компьютерный дизайн белков", а также сотрудники компании Google DeepMind Демис Хассабис и Джон Джампер – "за предсказание структуры белка".

Нобелевские премии по физике и химии связаны: если «физическая» присуждена за создание принципиального нового инструмента, то «химическая» — за полученный с помощью этого инструмента выдающийся результат. Разработанная Бейкером с коллегами программа Rosetta позволила ученым создать принципиально новые (дизайнерские) белки с нужной трехмерной структурой. Между тем алгоритмы Д. Джампера и Д. Хассабиса несколько лет назад достигли небывалой точности предсказания структуры белков на основе аминокислотной последовательности. Теперь их детище AlphaFold2 не уступает дорогостоящим экспериментальным методам анализа белка, таким как: рентгеноструктурный анализ, ядерный магнитный резонанс.

Жизнь на планете существует благодаря белкам, а ее разнообразие указывает на удивительные функции белков как химических инструментов. Они контролируют и управляют всеми химическими процессами, которые в совокупности являются основой жизни. Белки работают как гормоны, сигнальные вещества, антитела и строительные элементы различных тканей.

Белки обычно состоят из 20 различных аминокислот, их можно назвать строительными блоками жизни. Однако проблема в том, что у белков очень сложная трехмерная структура, которая имеет решающее значение для функции белка. В 2003 году Бейкер разработал новый уникальный белок, не похожий ни на один другой. С тех пор группа исследователей под его руководством создавала одно за другим белки. Лауреаты сумели научить нейросети с высокой точностью определять структуру практически всех 200 миллионов белков, которые идентифицировали исследователи. Эти разработки начали использовать в производстве фармацевтических препаратов, вакцин, наноматериалов и крошечных датчиков.

С 1970-х годов исследователи пытались предсказать структуры белков исходя из последовательности аминокислот, но это была сложная задача. Однако в этой области удалось сделать прорыв.

В 2018 году Д. Хассабис и Д. Джампер представили алгоритм машинного обучения AlphaFold. В 2020 году исследователи выпустили вторую версию алгоритма, AlphaFold2. С ее помощью они смогли предсказать структуру практически всех 200 млн белков, которые идентифицировали ученые. С того момента AlphaFold2 использовали более двух миллионов человек из 190 стран. Весной 2024 года Google DeepMind уже создала AlphaFold3. Модель искусственного интеллекта AlphaFold и ее версии используются для решения многих теоретических и практических задач, от исследований устойчивости к антибиотикам, поиска потенциальных мишеней для лекарств до реконструкции молекулярных структур и создания изображения ферментов, которые могут разлагать пластик.

Премии будут вручены на официальной церемонии в Стокгольме 10 декабря 2024 года.

Полученные с помощью Rosetta дизайнерские белки имеют различное практическое применение: в наноматериалах, в качестве сенсоров, вакцин, противовирусных препаратов и так далее. Рисунок с сайта nobelprize.org

Калугина И.Ю.