Teksti Marja Ollakka, kuva Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach
Vuoden 2024 kemian Nobel-palkinto keskittyy proteiineihin, elämän
nerokkaisiin kemiallisiin työkaluihin. Voittajat ovat David Baker, Demis Hassabis ja John M. Jumper.
Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia myönsi vuoden 2024 kemian Nobel-palkinnon kolmelle tutkijalle. Puolet palkinnosta saa David Baker (s. 1962) Washingtonin yliopistosta USA:sta. Hän saa palkinnon laskennallisesta proteiinisuunnittelusta.
Toinen puoli jaetaan kahdelle tutkijalle, jotka ovat Demis Hassabis (s. 1976) ja John M. Jumper (s. 1985). Heidät palkitaan proteiinien rakenteen ennustamisesta. He molemmat työskentelevät Google DeepMind -yhtiössä Lontoossa.
Palkintokomitean mukaan David Baker on onnistunut lähes mahdottomassa rakentamalla täysin uudenlaisia proteiineja.
Demis Hassabis ja John Jumper ovat kehittäneet tekoälymallin, joka ratkaisee 50 vuotta vanhan ongelman: proteiinien monimutkaisten rakenteiden ennustamisen.
Bakerin tutkimusryhmä luo täysin uusia proteiineja
Proteiinit koostuvat 20 eri aminohaposta, joita voi pitää elämän rakennuspalikoina. Vuonna 2003 David Baker onnistui käyttämään näitä rakennuspalikoita suunnitellakseen uuden proteiinin, joka oli täysin erilainen kuin mikään aiempi proteiini.
Siitä lähtien hänen tutkimusryhmänsä on luonut toinen toistaan mielikuvituksellisempia proteiineja, kuten lääkkeinä, rokotteina, nanomateriaaleina ja pieninä sensoreina käytettäviä proteiineja.
Hassabisin ja Jumperin nerokas tekoälymalli
Toinen löydös koskee proteiinien rakenteen ennustamista. Proteiineissa aminohapot ovat linkittyneet pitkiin ketjuihin, jotka laskostuvat muodostaen kolmiulotteisen rakenteen, mikä on ratkaisevaa proteiinin toiminnalle.
1970-luvulta lähtien tutkijat ovat yrittäneet ennustaa proteiinien rakenteita aminohapposekvensseistä, mutta se on ollut vaikeaa. Vuonna 2020 tapahtui kuitenkin merkittävä läpimurto: Demis Hassabis ja John Jumper esittelivät AlphaFold2-tekoälymallin.
Tekoälymallin avulla he ovat onnistuneet ennustamaan lähes kaikkien noin 200 miljoonan tunnetun proteiinin rakenteen. Läpimurtonsa jälkeen AlphaFold2:ta on käyttänyt yli kaksi miljoonaa ihmistä 190 maasta.
Lukuisien tieteellisten sovellusten avulla tutkijat pystyvät nyt esimerkiksi paremmin ymmärtämään antibioottiresistenssiä ja luomaan entsyymikuvia, jotka voivat hajottaa muovia.
”Molemmat löydökset avaavat valtavia mahdollisuuksia.”
Löydöksillä valtava kehityspotentiaali tulevaisuudessa
”Yksi tämän vuoden palkituista löydöksistä koskee upeiden proteiinien rakentamista. Toinen taas liittyy 50 vuotta vanhan unelman täyttymiseen: proteiinirakenteiden ennustamiseen niiden aminohapposekvenssien perusteella. Molemmat löydökset avaavat valtavia mahdollisuuksia,” sanoo kemian Nobel-komitean puheenjohtaja Heiner Linke.
Elämän monimuotoisuus todistaa proteiinien uskomattomasta kyvystä kemiallisina työkaluina. Elämää ei voisi olla olemassa ilman proteiineja. Se, että nyt voimme ennustaa proteiinien rakenteita ja suunnitella omia proteiinejamme, tuo ihmiskunnalle valtavaa hyötyä, palkintokomitea totaa.
Proteiinit ohjaavat ja vauhdittavat kaikkia kemiallisia reaktioita, jotka yhdessä muodostavat elämän perustan. Proteiinit toimivat myös hormoneina, signaalimolekyyleinä, vasta-aineina sekä eri kudosten rakennuspalikoina.
Lue myös:
Nobel 2023: Kemian Nobel kvanttipisteiden kehittämisestä – hyöty nähty jo QLED-sovelluksissa
