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本文特此感謝中央研究院生物化學研究所副研究員吳昆峯審校

諾貝爾獎官方新聞稿全文
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2024/press-release/

瑞典皇家科學院決定將2024年諾貝爾化學獎的一半授予

大衛.貝克(David Baker)
「因為他用程式設計了蛋白質」

另一半共同授予

德米斯.哈薩比斯(Demis Hassabis)
約翰.瓊珀 (John M. Jumper )
「因為他們預測了蛋白質結構」

獲獎者破解了蛋白質驚人的結構

2024年諾貝爾化學獎是關於所有生命中巧妙的化學工具「蛋白質」。大衛.貝克成功地創造了全新類型的蛋白質,完成了幾乎是不可能的壯舉。德米斯.哈薩比斯和約翰.瓊珀開發了一種人工智慧模型來解決已懸置五十年的問題:如何預測蛋白質的複雜結構。這些發現具有巨大的潛力。

生命的多樣性證明了蛋白質作為化學工具的驚人能力。它們控制並驅動所有化學反應,這些化學反應共同構成了生命的基礎。蛋白質也是荷爾蒙、訊號物質、抗體,並是身體不同組織的組成部分。

諾貝爾化學委員會主席海納.林克(Heiner Linke)說,「今年獲得認可的發現之一,是獲獎者建構了了不起的蛋白質。另一個則是因為這五十年來的夢想被實現了:我們能根據胺基酸序列來預測蛋白質結構。這兩項發現都開啟了巨大的可能性。」

蛋白質通常由20種不同的胺基酸組成,堪稱生命的基石。2003 年,大衛.貝克成功利用這些基本單元設計了一種不同於任何其他蛋白質的新種類的蛋白質。從那時起,他的研究小組創造了各種富有想像的蛋白質,包括可用作藥物、疫苗、奈米材料和微型感測器的蛋白質。

第二個是蛋白質結構的預測。蛋白質的胺基酸序列以長串連接在一起,折疊起來形成三維結構,這對蛋白質的功能至關重要。自1970 年代以來,研究人員一直試圖根據胺基酸序列預測蛋白質三維結構,但這非常困難。然而,四年前,出現了驚人的突破。

2020年,德米斯.哈薩比斯和約翰.瓊珀提出了一個名為「阿爾法折疊2」(AlphaFold2)的 AI 模型。他們使用該模型預測出近兩億個蛋白質的三維結構*,自從有了這項突破,已經有190個國家超過200萬人使用阿爾法折疊2。在眾多的科學應用中,研究人員現在更了解抗生素抗藥性,也能創建可以分解塑膠的酶的結構。

沒有蛋白質,生命就不可能存在。我們現在可以預測蛋白質結構並設計我們需要的蛋白質,這對人類帶來了最大的益處。

 

*審閱者注:這近兩億個蛋白質的三維結構來自48個物種

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曾雨涵

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