„VU ekspertai padeda suprasti“: Nobelio Chemijos premija – už baltymų dizaino ir struktūros prognozavimo proveržį

2024 m. Nobelio premija chemijos srityje skirta Vašingtono universiteto (JAV) biochemijos profesoriui Davidui Bakeriui ir „DeepMind Technologies“ bendraįkūrėjui, generaliniam direktoriui dr. Demisui Hassabisui bei jo kolegai dr. Johnui M. Jumperiui, einančiam direktoriaus pareigas. Taip Švedijos karališkoji mokslų akademija įvertino šių mokslininkų pasiekimus naujų baltymų kūrimo ir jų struktūrų prognozavimo srityje. Pasak Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centro Biotechnologijos instituto vyresniojo mokslo darbuotojo dr. Justo Dapkūno, tai – revoliuciniai atradimai, per labai trumpą laiką pakeitę paradigmą ir tapę kasdieniu kitų mokslininkų įrankiu.

„Baltymai – svarbiausia molekulė žemėje, nes visi gyvi organizmai yra sudaryti iš baltymų. Jei norime žinoti, kaip veikia gyvybė molekuliniu lygmeniu, turime žinoti, kaip baltymai atrodo ir išsidėsto erdvėje. Ši problema biochemijoje buvo aktuali nuo šeštojo dešimtmečio pabaigos“, – teigia dr. J. Dapkūnas.

Pasak jo, šį mokslinį iššūkį pavyko išspręsti tik maždaug po šešiasdešimties metų – 2020 m. D. Hassabisui ir J. M. Jumperiui pristačius revoliucinį dirbtinio intelekto modelį „AlphaFold2“, galintį nuspėti beveik visų 200 mln. žinomų baltymų struktūras.

„Tai apvertė molekulinę biologiją. Anksčiau baltymo struktūra nebuvo žinoma, norint jį tirti, reikdavo tai daryti kone aklai, o su „AlphaFold2“ tapo žinoma bent jau apytikslė baltymo struktūra. Šis kompiuterinis modelis, dažniausiai galintis atkurti baltymo struktūrą eksperimentiniu tikslumu, pakeitė molekulinės biologijos tyrimus per kelerius metus“, – aiškina VU mokslininkas.

Dr. J. Dapkūnas įsitikinęs, kad kitas šių metų Nobelio chemijos premijos laureatas prof. D. Bakeris – baltymų dizaino korifėjus. Iki „AlphaFold2“ sukūrimo jo laboratorijoje dirbanti mokslininkų grupė buvo vieni geriausių baltymų struktūrų modeliuotojų.

Kaip aiškina ekspertas, Nobelio chemijos premija įvertinti atradimai jungia keletą mokslo šakų: informatiką, matematiką, statistiką, fiziką, chemiją ir biochemiją. Be to, jie yra tiesiogiai susiję su šiųmečiais Nobelio fizikos premijos laureatų atradimais.

„Su 2024 m. fizikos Nobeliu šiuos atradimus sieja tų pačių neuroninių tinklų pritaikymas ir tarpdiscipliniškumas. Tiek „DeepMind Technologies“, tiek D. Bakerio laboratorijoje dirba labai įvairios kvalifikacijos specialistai: informatikai, baltymų tyrėjai, chemikai, fizikai ir kiti. Tarp jų ir lietuvis – matematikas dr. Justas Dauparas, D. Bakerio laboratorijoje atliekantis podoktorantūros stažuotę“, – sako VU Gyvybės mokslų centro tyrėjas.

Pasak jo, šie atradimai neabejotinai palengvino visų biochemikų kasdienybę, tapę įprastu darbo įrankiu. Jais naudojasi visos mokslininkų grupės, tiriančios baltymus, tarp jų ir siekiančios pagerinti genų redagavimo įrankius. Be to, jie gali būti plačiai naudojami įvairiose chemijos pramonės srityse – nuo vaistų sukūrimo iki skalbimo miltelių gerinimo.

Lietuvoje baltymų dizaino srities lyderis – „Biomatter“. Šio startuolio, kuriančio naujus fermentus pasitelkiant dirbtinį intelektą, įkūrėjai – VU alumnai.

Laureatai gaus po aukso medalį, diplomą ir pasidalins 11 mln. Švedijos kronų (beveik 952 tūkst. eurų) piniginę premiją. Praėjusiais metais Nobelio chemijos premija paskirta JAV dirbantiems mokslininkams Moungi G. Bawendi, Louisui E. Brusui ir Aleksejui I. Jekimovui už kvantinių taškų atradimą ir sintezę.