Нобелевскую премию по химии присудили за предсказание структуры белков

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2024 года стали Дэвид Бэйкер, Демис Хассабис и Джон Джампер — за компьютерный дизайн белков и предсказание их структуры. Церемонию объявления победителей можно смотреть в прямом эфире на сайте Нобелевского комитета. Подробнее об исследованиях ученых рассказывает официальный пресс-релиз. Церемония вручения премий состоится 10 декабря в Стокгольме.

Премию этого года вручили за два разных открытия. Первую половину премии получит Дэвид Бэйкер из Вашингтонского университета. В 2003 году он опубликовал работу о синтезе белка, не имеющего аналогов в природе. Для дизайна Бэйкер использовал программу Rosetta, которая предсказывала аминокислотную последовательность белка по его трехмерной структуре. Эту последовательность химики синтезировали в лаборатории и на выходе получили искуственный белок. Впоследствии оказалось, что таким образом можно создавать белки, связывающиеся с заранее выбранными лигандами. А еще Бэйкеру удалось синтезировать несколько неприродных ферментов, катализирующих реакции ретро-альдольной конденсации и раскрытия изоксазолов. Впоследствии основанный Бэйкером подход стали называть de novo дизайном белков.

Вторую половину премии разделят разработчики алгоритма AlphaFold Демис Хассабис и Джон Джампер. Хассабис основал компанию DeepMind, которая занималась разработкой программы для предсказания структуры белка по его аминокислотной последовательности. В 2018 году его команда выиграла международное соревнование CASP по структурному моделированию белков. Разработанный Хассабисом алгоритм машинного обучения AlphaFold позволил предсказать трехмерные структуры белков с рекордной точностью: найденные структуры совпадали с экспериментально полученными примерно на 60 процентов.

А в 2020 году Хассабис вместе с присоединившимся к команде разработчиков Джоном Джампером представили на конкурсе вторую версию алгоритма AlphaFold 2. Она справлялась еще лучше: структуры практически не отличались от полученных трудоемким рентгеноструктурным анализом. Так ученым удалось решить одну из важнейших задач биохимии: они научились достоверно предсказывать структуры белков по их аминокислотной последовательности. Подробнее о том, как AlphaFold работает, можно прочитать в нашем материале «Гадание на белковой гуще».

В этом году предсказание компании Clarivate сбылось: лауреаты оказались в их списке наиболее цитируемых ученых. Кроме них в список вошел Кадзунари Домэн — исследователь фотокаталитического разложения воды. А на третьем месте списка значились Роберто Кар и Микеле Парринелло. Они разработали один из наиболее популярных методов расчета молекулярной динамики. Подробнее о кандидатах на другие премии этого года можно прочитать в тексте «Очередь за Нобелем».

В 2023 году нобелиатами стали трое ученых — Мунги Бавенди, Луис Брюс и Алексей Екимов. Они получили премию за открытие и исследования квантовых точек — кристаллических полупроводниковых частиц размером в несколько нанометров. Подробнее о том, чем занимался каждый из лауреатов, мы рассказывали в тексте «Шрёдингер в телевизоре».

А в 2022 году премию разделили Каролин Бертоцци, Мортен Мельдаль и Барри Шарплесс. Они занимались развитием клик-реакций — органический превращений, протекающих с очень высоким выходом и не требующих сложных экспериментальных техник. Про то, как лауреаты сначала нашли клик-реакции, а потом применили их для изучения мембран клеток можно прочитать в нашем материале «Клик — и готово».