他们破解了蛋白质结构密码

本报记者钟锦涵综合科技日报、央视、新华社

北京时间10月9日下午5点45分许，瑞典皇家科学院揭晓了2024年诺贝尔化学奖的归属。美国华盛顿大学科学家戴维·贝克因在“计算蛋白质设计”方面的贡献，荣获该奖项一半的奖金；另一半奖金则由谷歌“深层思维”公司创始人、英国科学家德米斯·哈萨比斯和该公司美国科学家约翰·江珀共享，以表彰他们在“蛋白质结构预测”方面做出的成就。3名获奖者共获得1100万瑞典克朗（约合745万元人民币）奖金。

2024年诺贝尔化学奖是关于蛋白质的。诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出，今年的诺贝尔化学奖如同“双花并蒂”！他们一方面构建出全新蛋白质结构，另一方面则基于氨基酸序列实现蛋白质结构预测。这两项科学突破，携手开辟出巨大的可能性！

开启构建全新蛋白质的大门

蛋白质如同生命体内的“能工巧匠”，以其独特的化学能力，编织出生命的多样性与复杂性。它们掌控并驱动生命体内所有的化学反应，这些反应共同构筑了生命的宏伟蓝图。同时，蛋白质可谓“千面女郎”，扮演着激素、信号物质、抗体以及身体组织构建者等多种角色。

“大家应该都知道，蛋白质是生物非常重要的组成成分，是生命活动的主要承担者。”湖南大学化学专业在读博士刘驿豪在接受记者采访时表示，“贝克创造了一种新的方法，可以利用计算机模拟来设计大自然中不天然存在的蛋白质。”

自然界中，蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成，这些氨基酸可以被视为生命的基础分子。2003年，贝克成功地利用这些基础分子成功创造出一种前所未有的新蛋白质，开启了构建全新蛋白质的大门。

此后，贝克的研究小组不断发挥创意，创造出一系列富有想象力的蛋白质。这些蛋白质正在药物、疫苗、纳米材料和微型传感器等多个领域“大展拳脚”。

AI模型实现预测蛋白质结构

在蛋白质中，氨基酸以长链的形式连接在一起，这些长链折叠形成三维结构，这对蛋白质的功能起决定性作用。自20世纪70年代以来，科学家一直致力于根据氨基酸序列预测蛋白质结构，但这是一项极其艰巨的任务。因为有些氨基酸和其他氨基酸相互吸引、相互作用；有些氨基酸则具有疏水性。而且氨基酸链形成了复杂的形状，使精准确定蛋白质结构难上加难。

然而，四年前，这一研究出现了惊人的突破。人工智能（AI）模型AlphaFold2的横空出世，为解决这一萦绕在科学家心头50年的难题带来转机！

2020年，哈萨比斯和江珀推出了一个名为AlphaFold2的AI模型。在该模型的帮助下，科学家们已经能够预测2亿多种蛋白质的结构。自突破以来，AlphaFold2已被来自190个国家和地区的200多万研究人员使用。这一模型的应用使研究人员能够更深入地研究抗生素的耐药性，并设计出能分解塑料的酶。

AI为学科建设带来新的可能性

今年的诺贝尔化学奖一经公布，就有网友表示：“物理奖颁给机器学习，化学奖颁给AlphaFold，AI真是赢麻了！”

对此，刘驿豪认为今年的诺贝尔奖是对AI的一种肯定，同时也预示着未来科学的发展趋势会越来越信息化。“从人工智能爆火以来，我相信绝大多数人都已经看到了AI领域近些年的飞速发展，并感受到了其发展给人们生活带来的便利。”刘驿豪告诉记者，“作为一名理工科的研究者，我的感受会比普通人更早、更强烈一些，因为诸如化学、生物、电子、土木等学科的研究，目前都在持续深入地与AI交叉、结合，AI也为这些学科带来了很多新的突破和可能性。”

据诺贝尔奖官网称，哈萨比斯在奖项颁布后接到了斯德哥尔摩的电话，他反思了如何构建合适的研究环境以及AI与科学家个人之间的相互作用。他表示：“最优秀的科学家与这类工具配对，将能够做出不可思议的事情。”

他们是谁

戴维·贝克1962年出生于美国西雅图，1989年毕业于加利福尼亚大学伯克利分校并获得博士学位，现任华盛顿大学西雅图分校教授。

德米斯·哈萨比斯1976年出生于英国伦敦，2009年在伦敦大学学院获得博士学位，现任谷歌“深层思维”首席执行官。

约翰·江珀1985年出生于美国阿肯色州小石城，2017年在芝加哥大学获得博士学位，现任谷歌“深层思维”高级研究科学家。